СОПЛО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ С РЕГУЛИРОВКОЙ ПОРОШКОВЫХ ПОТОКОВ

Настоящее техническое решение относится к области технологических процессов в порошковой металлообработке.
Из существующего уровня техники известны многие решения по подаче одного вида порошка в сопло для лазерной наплавки.
Также известны решения по предварительному смешиванию порошка
Патент на изобретение RU 2523214С1, опубл. 20.07.2014, в котором описано двух бункерное устройство  дискового смешения порошков для плазменной наплавки.
Недостатками данного технического решения являются в первую очередь малая применимость для целей лазерной наплавки порошков. Во-вторых, как и все виды предварительного смешения порошков, ввиду разного размера и массы частиц двух порошков, произойдет пространственное их разнесение при дальнейшей транспортировке к месту наплавки. И чем длиннее трасса, тем более неоднородной будет смесь
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является получение однородной смеси порошков с управляемой пропорцией при том, чтобы транспортирование до места наплавки будет минимальным.
Решаемая задача в системе смешения порошков для лазерной наплавки, состоящей из верхней, средней и нижней частей, верхняя часть которой выполнена в виде кольца с внутренней крепежной резьбой и двумя отверстиями для подачи порошков, средняя часть выполнена в виде кольца с отверстиями специальной формы и с шестерней на боковой части для перемещения этого кольца, нижняя часть выполнена в виде кольца с внешней резьбой, с отверстиями специальной формы, выполненные как единое целое, достигается тем, что потоки двух разных порошков подаваясь через отверстия в верхнем кольце, регулируются смещением средней части системы смешения относительной других частей. Двигаясь по оси сквозные отверстия, образуемые всеми тремя частями соответственно изменяют свою площадь независимо для двух потоков порошка. Площадь отверстия может изменяться плавно от нуля, до максимальной площади отверстия, расположенного на средней части системы смешения.
Части системы смешения могут состоять из меди, стали или других металлов с высокой теплопроводностью.
Заявленная задача решается за счет того, что заявленное решение позволяет изменять пропорциональный состав смеси из двух порошков, при этом производит смешение максимально близко к месту лазерной наплавки избегая пространственного разнесения вследствие разной фракционности двух порошков.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является однородность подаваемой порошковой смеси.
На Чертеже 1 представлена система регулировки порошковых потоков состоящая из трех частей: нижней 1, средней 2 и верхней 3. Нижняя часть 1 имеет резьбу для крепления большей части сопла для лазерной наплавки, а верхняя 3 - резьбу для крепления меньшей части сопла лазерной наплавки. Средняя часть 2 имеет зубчатый профиль для механического перемещения с помощью шаговых и иных двигателей относительно центральной оси системы, при этом 1 и 3 части остаются неподвижными.
Рассмотрим системы смешения порошков для лазерной наплавки в работе. Верхняя часть 3 имеет круглые отверстия для присоединения трубок подающих металлический порошок для наплавки с транспортным газом. Далее этот порошок попадает в отверстия, образуемые нижней 1 и средней 2 частями. На нижней части 1 на одной половине расположено отверстие овально-изогнутой формы, на второй половине отверстие изогнутой каплевидной формы. На средней части 2 отверстия зеркально отражены относительной нижней части 1. Такая конфигурация позволяет, двигая часть 2 относительно частей 1 и 3 регулировать при наложении всех частей системы смешения сквозное отверстие с площадью изменяемой от полностью закрытого положения, до полностью открытого с плавной градацией, зависящей от шага электродвигателя, изменяющего положение средней части 2. Итоговая смесь, образуемая потоками, прошедшими через все три части системы, попадает в сопло для лазерной наплавки.
На чертеже 2 отображены характерные положения системы смешения порошков. Полностью открытый один канал, полностью закрытый второй канал - положение 1. Оба канала полностью открыты - положение 2. Полностью закрытый первый канал, полностью открытый второй канал - положение 3.
Изготовленное техническое решение было изготовлено из меди и опробовано с применением двух порошков металлов  - нержавеющая сталь и оловянистая бронза ПР-БрО10. Использовалось в связке с коаксиальным соплом для лазерной наплавки. Сравнивая шлифы наплавленных образцов было установлено что изменение процентного соотношения указанных порошков в наплавочном валике соответствует изменению площади сечения сквозных отверстий в системе смешения порошков.
Представленное техническое решение было рассчитано и изготовлено в рамках исполнения Государственного контракта №14.Z.50.31.0023 от 04.03.2014.