一種激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)。其由常溫制氮機和防氧化實驗箱兩部分組成，其中常溫制氮機包括進氣管、氮氧分離罐、出氣管、玻璃盒和氣閥開關；防氧化實驗箱包括輸氣管、石英板、箱體、空心金屬底座和兩個小底座。本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)能夠實現(xiàn)在進行激光熔覆時，利用從空氣中分離出來的氮氣，來充入防氧化實驗箱中保護基體和熔覆層不會被氧化。同時，可以保護科研人員和儀器近距離觀察和檢測激光熔覆過程中的一些變化，從而有助于更進一步研究激光熔覆。本實驗系統(tǒng)還具有結構設計科學合理、使用簡單、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。
【專利說明】一種激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于機械設備【技術領域】，特別是涉及一種激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]目前，激光熔覆已經(jīng)逐步應用于工業(yè)生產(chǎn)中，與其他熱噴涂技術相比，其具有節(jié)省材料，熔覆層致密均勻，與基體結合度高，熱影響區(qū)域小，范圍淺，加工精度高等優(yōu)點，已經(jīng)逐漸成為相關研究的熱點。但是在激光熔覆的過程中，由于高能激光束將基體表面材料和待熔覆材料都融化了，從而導致基體材料和熔覆層很容易被空氣中的氧氣氧化，結果導致熔覆層整體質(zhì)量下降。同時，由于激光熔覆的過程中可能會有一些高溫金屬顆粒的濺射，因此科研人員和儀器在實時觀察和檢測激光熔覆的過程時，存在被濺射到的風險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)由常溫制氮機和防氧化實驗箱兩部分組成，其中常溫制氮機包括進氣管、氮氧分離罐、出氣管、玻璃盒和氣閥開關；防氧化實驗箱包括輸氣管、石英板、箱體、空心金屬底座和兩個小底座；所述的氮氧分離罐內(nèi)裝有能夠吸附氧分子的碳分子篩；進氣管和出氣管的一端分別連接在氮氧分離罐的下部和上部，出氣管的另一端連接在玻璃盒的側面上，玻璃盒的內(nèi)部用于放置氧含量指示劑；箱體是由合金底板和五塊有機玻璃板構成的長方體形結構，其中相鄰有機玻璃板的邊緣或有機玻璃板和合金底板的邊緣之間用多個螺絲相互連接，并且頂面有機玻璃板的中部形成有一個激光通過窗，同時側面有機玻璃板下部形成有出氣孔；石英板覆蓋在激光通過窗處；輸氣管的一端連接在玻璃盒上與出氣管連接端相對的側面上，輸氣管的另一端連接在側面有機玻璃板上部；空心金屬底座設置在箱體底面中部，其上用于放置待熔覆樣件；兩個小底座設置在空心金屬底座外側的箱體底面上，其上放置有氧含量指示劑；氣閥開關安裝在輸氣管上。
[0005]所述的空心金屬底座的高度大于小底座的高度。
[0006]所述的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)還包括一個與氮氧分離罐的底部連接在一起的底座，用于保持氮氧分離罐的穩(wěn)定。
[0007]所述的出氣孔為兩個，分別設置在箱體上兩個相對的側面有機玻璃板上。
[0008]所述的輸氣管為Y字形三通管，一端連接在玻璃盒上，另兩端分別連接在箱體上兩個相對的側面有機玻璃板上。
[0009]本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)能夠實現(xiàn)在進行激光熔覆時，利用從空氣中分離出來的氮氣，來充入防氧化實驗箱中保護基體和熔覆層不會被氧化。同時，可以保護科研人員和儀器近距離觀察和檢測激光熔覆中的一些變化，從而有助于更進一步研究激光。本系統(tǒng)還具有結構設計科學合理、使用簡單、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)的結構立體圖。
[0011]圖2為本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)的俯視圖。
[0012]圖3本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)中常溫制氮機結構示意圖。
[0013]圖4本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)中防氧化實驗箱結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)進行詳細說明。
[0015]如圖1 一圖4所示，本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)由常溫制氮機和防氧化實驗箱兩部分組成，其中常溫制氮機包括進氣管1、氮氧分離罐2、出氣管3、玻璃盒4和氣閥開關5 ;防氧化實驗箱包括輸氣管6、石英板7、箱體、空心金屬底座10和兩個小底座11 ;所述的氮氧分離罐2內(nèi)裝有能夠吸附氧分子的碳分子篩；進氣管1和出氣管3的一端分別連接在氮氧分離罐2的下部和上部，出氣管3的另一端連接在玻璃盒4的側面上，玻璃盒4的內(nèi)部用于放置氧含量指不劑；箱體是由合金底板13和五塊有機玻璃板8構成的立方體形結構，其中相鄰有機玻璃板8的邊緣或有機玻璃板8和合金底板13的邊緣之間用多個螺絲12相互連接，并且頂面有機玻璃板8的中部形成有一個激光通過窗，同時側面有機玻璃板8下部形成有出氣孔14 ;石英板7覆蓋在激光通過窗處；輸氣管6的一端連接在玻璃盒4上與出氣管3連接端相對的側面上，輸氣管6的另一端連接在側面有機玻璃板8上部；空心金屬底座10設置在箱體底面中部，其上用于放置待熔覆樣件9 ;兩個小底座11設置在空心金屬底座10外側的箱體底面上，其上放置有氧含量指示劑；氣閥開關5安裝在輸氣管6上。
[0016]所述的空心金屬底座10的高度大于小底座11的高度。
[0017]所述的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)還包括一個與氮氧分離罐2的底部連接在一起的底座，用于保持氮氧分離罐2的穩(wěn)定。
[0018]所述的出氣孔14為兩個，分別設置在箱體上兩個相對的側面有機玻璃板8上。
[0019]所述的輸氣管6為Y字形三通管，一端連接在玻璃盒4上，另兩端分別連接在箱體上兩個相對的側面有機玻璃板8上。
[0020]現(xiàn)將本發(fā)明提供的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)使用方法闡述如下:在進行預置料的激光熔覆之前，首先由工作人員將頂面有機玻璃板8四邊的螺絲12擰開，然后將粉末狀待熔覆材料放入箱體中，并將待熔覆樣件9放置在空心金屬底座10上端，同時將氧含量指示劑放在兩個小底座11上，之后蓋上頂面有機玻璃板8并擰上螺絲12。之后在玻璃盒4中放入氧含量指示劑，然后將氣閥開關5置于關閉位置，將真空抽氣機接在進氣管1上，啟動真空抽氣機而將氮氧分離罐2中抽成真空狀態(tài)。接下來，將空氣壓縮機的出氣管與進氣管1相連接，打開氣閥開關5，同時啟動空氣壓縮機開始向氮氧分離罐2中通入壓縮空氣。進入氮氧分離罐2中的壓縮空氣將由碳分子篩分離出濃度非常高的氮氣，然后沿出氣管3、玻璃盒4和輸氣管6進入箱體內(nèi)，同時通過出氣孔14排出箱體內(nèi)的空氣。此時，由于玻璃盒4中通入的氮氣中氧含量很低，因此其內(nèi)的氧含量指示劑呈紅色，而由于箱體中的空氣較多，氧含量較高，所以小底座11上的氧含量指示劑仍呈藍色。隨著氮氣的不斷通入，當箱體內(nèi)的氧含量指示劑開始變?yōu)榧t色時，即可通過石英板7將激光束照射在待熔覆樣件9上而開始進行激光熔覆。當玻璃盒4中的氧含量指示劑開始變藍時，說明氮氧分離罐2內(nèi)氮氣中的氧含量已達到一定量，這時的氮氣已經(jīng)不適合作為防氧化保護氣體繼續(xù)使用了，同時說明此時氮氧分離罐2中碳分子篩的吸附效率已經(jīng)下降了，需要停止實驗，將氮氧分離罐2按上述方法抽成真空，然后再繼續(xù)進行實驗。由于激光熔覆實驗整個過程時間較短，需要的氮氣量不大，因此本實驗系統(tǒng)具有比較大的實際意義。
[0021]另外，箱體四周和頂面都是透明的有機玻璃板8，這樣可以方便科研人員近距離觀察激光熔覆過程，而且底面為合金底板13，其可以承受比較高的溫度而不發(fā)生變形，并且耐腐蝕，使用壽命較長。由于石英板7的透射率高，吸收率很低，因此不會在激光熔覆的過程中被激光燒毀。由于氮氣的密度比空氣小，因此將輸氣管6連接在側面有機玻璃板8上部，而將出氣孔14設置在側面有機玻璃板8下部，這樣可以更快地在箱體中充滿氮氣，并且使氮氣分布更加均勻。由于激光熔覆過程中會產(chǎn)生大量的熱，因此在箱體中設置一個空心金屬底座10來放置待熔覆樣件9，這樣可防止待熔覆樣件9直接接觸合金底板13，從而導致合金底板13出現(xiàn)因受熱不均而發(fā)生起泡，結果影響其性能的問題。由于氮氣密度大于空氣密度，而且氮氣是從位置較高的孔充入箱體內(nèi)的，并從箱體上部逐漸擴散到下部，當小底座11上的氧含量指示劑開始變色時，說明位置較高的待熔覆樣件9周圍的氧氣含量已經(jīng)很低了，可以開始進行激光熔覆。此外，由于箱體整體封閉，因此有助于收集激光熔覆后的廢料。
[0022]雖然已經(jīng)結合具體實施例對本發(fā)明進行了描述，然而可以理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進或替換。尤其是，只要不存在結構上的沖突，各實施例中的特征均可相互結合起來，所形成的組合式特征仍屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內(nèi)的所有技術方案。
【權利要求】
1.一種激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)，其特征在于:其由常溫制氮機和防氧化實驗箱兩部分組成，其中常溫制氮機包括進氣管(11氮氧分離罐(2)、出氣管(3)、玻璃盒(4)和氣閥開關(5)；防氧化實驗箱包括輸氣管(6)、石英板(7)、箱體、空心金屬底座(10)和兩個小底座(11)；所述的氮氧分離罐(2)內(nèi)裝有能夠吸附氧分子的碳分子篩；進氣管(1)和出氣管(3)的一端分別連接在氮氧分離罐(2)的下部和上部，出氣管(3)的另一端連接在玻璃盒(4)的側面上，玻璃盒(4)的內(nèi)部用于放置氧含量指示劑；箱體是由合金底板(13)和五塊有機玻璃板(8)構成的長方體形結構，其中相鄰有機玻璃板(8)的邊緣或有機玻璃板(8)和合金底板(13)的邊緣之間用多個螺絲(12)相互連接，并且頂面有機玻璃板(8)的中部形成有一個激光通過窗，同時側面有機玻璃板(8)下部形成有出氣孔(14)；石英板(7)覆蓋在激光通過窗處；輸氣管￠)的一端連接在玻璃盒(4)上與出氣管(3)連接端相對的側面上，輸氣管(6)的另一端連接在側面有機玻璃板(8)上部；空心金屬底座(10)放置在箱體底面中部，其上用于放置待熔覆樣件(9)；兩個小底座(11)放置在空心金屬底座(10)外側的箱體底面上，其上放置有氧含量指示劑；氣閥開關(5)安裝在輸氣管(6)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的空心金屬底座(10)的高度大于小底座(11)的高度。
3.根據(jù)權利要求1所述的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)還包括一個與氮氧分離罐(2)的底部連接在一起的底座，用于保持氮氧分離罐的穩(wěn)定。
4.根據(jù)權利要求1所述的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的出氣孔(14)為兩個，分別設置在箱體上兩個相對的側面有機玻璃板(8)上。
5.根據(jù)權利要求1所述的激光熔覆時常溫制氮防氧化的實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的輸氣管(6)為丫字形三通管，一端連接在玻璃盒(4)上，另兩端分別連接在箱體上兩個相對的側面有機玻璃板(8)上。
【文檔編號】C23C24/10GK104451670SQ201410773164
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權日:2014年12月15日
【發(fā)明者】王濤, 姚有才, 唐杰, 王浩 申請人:中國民航大學