具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示例出本发明实施例提供的激光熔覆送粉设备的整体结构示意图，如图1所示，上述激光熔覆送粉设备包括供粉单元1、静态混粉单元2、分粉单元3和喷嘴4，供粉单元1用于供应至少两种粉末，每一粉末的流量可调。供粉单元1在供应至少两种粉末时，可对每一种粉末的流量进行单独调节，实现每一种粉末输送量的单独控制和实时调节。多种粉末按照预设流量进行输送，避免多种粉末因配比变化，导致激光熔覆层的功能特性降低。可以理解的是，在进行激光熔覆工作时启动供粉单元1进行粉末的供应，激光熔覆工作暂停不需粉末供应时，供粉单元1暂停提供粉末，使得粉末按照实际需求进行输送，避免粉末的浪费，规避了设备的空机运转，同时节约电能，延长设备使用寿命。静态混粉单元2与供粉单元1连通，用于接收并混合至少两种粉末，供粉单元1将多种粉末输送至静态混粉单元2，多种粉末在静态混粉单元2内进行混合。静态混粉单元2的工作原理同现有技术中的静态混合器，用于混合多种粉末。静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元(一般为螺旋式叶片)改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。静态混粉单元2无需外加动力源，即可实现多种粉末的充分混合，降低设备能耗，节约设备投入成本。静态混粉单元2在进行混粉工作时，各构件之间无相对位置的变化，设备结构的整体性增大，整体结构简单，所占空间较小，基于此，使得设备的稳定性增强，利于延长设备的使用寿命。分粉单元3与静态混粉单元2连通，用于均分混合后粉末，喷嘴4与分粉单元3连通，用于接收均分后的混合粉末喷射并在工件表面集聚混合后粉末。分粉单元3用于均分混合后的粉末，将混合粉末平均分成多路输送至喷嘴4，实现喷嘴4的多路出口出粉量的一致性，使得粉末在工件表面聚集均匀，提高激光熔覆层的特性，保证激光熔覆层的质量。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，静态混粉单元2包括一级混粉部21和二级混粉部22，一级混粉部21与供粉单元1连通，用于接收并预混合至少两种粉末，二级混粉部22与一级混粉部21连通，用于接收并混合经预混合后的粉末。

在实际应用中，供粉单元1供应至少两种粉末，至少两种粉末首先传送至一级混粉部21，利用一级混粉部21对至少两种粉末进行预混合，之后输送至二级混粉部22，经过预混合的多种粉末能够更好的进行混合，增加了多种粉末混合的均匀性。经过预混合后的多种粉末被输送至二级混粉部22进行充分混合，使得多种粉末充分混合均匀，保证激光熔覆的质量。

在一种可选方式中，如图1和图2所示，二级混粉部22包括贯通的第一腔室221以及依次连接的多组第一螺旋式叶片组成222，多组第一螺旋式叶片组成222沿粉末传送方向设置在第一腔室221内。每一组第一螺旋式叶片组成222均包括第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222，第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222均为左旋叶片或右旋叶片中的至少一种。第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222在周向上具有夹角α，0°<α<180°。

如图2所示，第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222均为左旋叶片或者均为右旋叶片，也可以将其中一个设置为左旋叶片，另一个设置为右旋叶片。第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222均由板状材料的两端相对扭转一定角度γ形成，扭转角度γ的范围为170°至190°，优选180°，此处不作具体限定，以能更好的分散粉末和改变粉末流动状态为准。第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222依次间隔交替设置，且第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222在周向上具有夹角α，0°<α<180°，以能更好的分散粉末和改变粉末流动状态为准，本发明提供的实施例中优选α＝90°。当经过一级混粉部21预混合后的粉末输送至第一腔室221内时，经过依次间隔设置的第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222，混合粉末在气流的带动下每经过一个螺旋式叶片的端部均被分割一次，同时螺旋式叶片的弧形表面使得粉末的运动方向不断被改变，基于此，粉末在第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222的作用下被反复分散、改变流动方向，并多次混合，使得粉末以旋转流动方式输送，最终达到粉末均匀混合的目的。不仅如此，粉末以旋转流动方式输送，消除了粉末因受到重力作用或气流角度的影响而偏向一个方向或一个角度的现象，避免粉末在第一腔室221内堆积，浪费粉末的同时，造成粉末堵塞，影响激光熔覆的效率和质量。基于此，混合粉末以旋流状态运动，消除了粉末因受到重力作用或气流角度的影响而偏向一个方向或一个角度的现象，使得静态混粉单元2的放置角度不限于竖直状态，特别是在作业空间和角度具有局限性的情况下，增加了静态混粉单元2的适用范围。具体实施时，第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222设置的数量和是否采用依次间隔设置方式根据实际情况而定，且每两个相邻的螺旋式叶片之间设置的角度亦可不同，不限定于某一角度，使得粉末形成无规则流动路径，粉末运动混合方式可以是旋转混合，翻转混合，倒流混合，交叉混合等方式。

在一些示例中，第一腔室221的内壁采用内壁抛光不锈钢材质，为金属或非金属均可以，本发明实施例优选金属材质。第一腔室221内壁抛光，利于减小粉末与内壁的摩擦力，减小粉末的流动阻力，增强粉末的流动性，防止粉末在第一腔室221内壁聚集，增加粉末利用率的同时，提高了多种粉末混合的均匀性。第一腔室221的大小，第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222的数量根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。

作为一种可能的实现方式，如图1和图3所示，一级混粉部21包括：贯通的第二腔室，第二腔室分别与供粉单元1和第一腔室221连通；可转动的容置在第二腔室内的第一叶轮212。第一叶轮212包括旋转轴2122和多个围绕旋转轴2122周向设置的弧形叶片2121。弧形叶片2121在静止状态下，弧形叶片2121靠近供粉单元1一端的表面与粉末输送方向具有一定夹角，供粉单元1传送的粉末气流的冲击力作用在弧形叶片2121的表面，弧形叶片2121可在粉末冲击力的带动下进行旋转，多个弧形叶片2121旋转的同时，使得粉末的运动方向改变，将粉末分散，改变粉末的流动状态。当多种粉末从一级混粉部21的出口端输出时，已经实现了初步混合，利于增加多种粉末在二级混粉部22内混合的均匀性。上述弧形叶片2121的材质和数量根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。

作为一种可选方式，如图1所示，供粉单元1包括用于储存压缩气体的储气罐11以及多个供粉器12，上述压缩气体的压力大小范围为0.1-5MPa，气体流量范围为0.1-50L/min，压缩气体的压力和流量大小根据粉末的实际需求量设置。多个供粉器12相互独立的与储气罐11以及静态混粉单元2连通，根据实际需求的粉末比例及输送量，可单独调节输入每个供粉器12的气体压力及流量大小。一级混粉部21的粉末输入端设置有多个进入通道23，供粉单元1通过卡套接头、气管和进入通道23与一级混粉部21连通。

每个供粉器12通过单独的气管与储气罐11连通，每一种粉末对应一个输送管路及进入通道23，便于对每一种粉末的输送量及输送速率进行单独调节，粉末在压缩气体的带动下，输送至静态混粉单元2内，进行充分混合。

在一些可选方式中，如图1所示，每一供粉器12均包括：用于储存粉末的储粉筒121和供粉腔室122，供粉腔室122同时与储粉筒121、储气罐11和静态混粉单元2连通。储气罐11可控的向供粉腔室122供应压缩气体，储粉筒121可控的向供粉腔室122供应粉末。多种粉末各自放置在独立的储粉筒121内，根据实际的激光熔覆需求，可同时调节输送至供粉腔室122内的压缩气体压力及流量大小或储粉筒121所具有的送粉转盘转速大小，最终调节供粉器12的粉末供应量及供应速率，以满足实际使用需求，避免粉末浪费，使得多种粉末按照预设比例进行混合，保证激光熔覆的质量。

在一种示例中，如图4所示，分粉单元3包括：筒体31、通粉件32和分粉件33。筒体31具有相对的第一端和第二端，筒体31自第一端向第二端贯通。通粉件32具有第一密封部321和通粉部322，同时贯穿第一密封部321和通粉部322形成通粉腔323。第一密封部321盖设在第一端，通粉部322容置在筒体31靠近第一端的部分。分粉件33具有第二密封部331和分粉部332，在分粉部332的外壁沿分粉部332的长度方向开设多个分粉槽333，贯穿第二密封部331开设多个通孔334，每一分粉槽333与每一通孔334对应连通。第二密封部331盖设在第二端，分粉件33容置在筒体31靠近第二端的部分。分粉件33远离第二密封部331的一端与通粉部322抵靠在一起，且多个分粉槽333所具有的槽口均与通粉腔323连通。

参见图4，上述筒体31、通粉件32、通粉部322、分粉件33和分粉部332的形状、结构、材质等可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。上述通粉腔323、分粉槽333的大小，形状也可以根据实际情况进行设置。分粉部332上开设的分粉槽333的数量可以根据实际情况进行设置，例如两个、三个或四个等。在本发明实施例中，上述筒体31为圆柱形筒体。上述分粉部332上开设有四个分粉槽333。

参见图4，上述通粉件32的第一密封部321的形状与筒体31的第一端的形状相匹配，以使第一密封部321可以盖设在第一端。应理解，上述盖设的方式多种多样，例如可以是卡接、螺纹连接或螺栓连接等。同理，分粉件33的第二密封部331的形状与筒体31的第二端的形状相匹配，以使第二密封部331可以盖设在第二端。至于盖设的方式可以参考前文描述。

参见图4，本发明实施例提供的分粉单元中，由于上述分粉槽333开设在分粉部332的外壁上，此时，不仅可以清晰、直观的观察到分粉槽333中用于传输粉末的侧壁，同时还可以直接对侧壁进行处理。在实际使用过程中，当分粉槽333中出现粉末堵塞问题时，只需将分粉单元中的分粉件33从筒体31中取出，之后，直接清理堵塞的分粉槽333即可。应理解，由于分粉槽333的侧壁完全暴露在空气中，此时，不仅便于工作人员直接、快速的清理堵塞的分粉槽333，无需其他清理设备的辅助。同时，还有利于工作人员清晰、直观的确定分粉槽333的疏通情况，方便快捷。此外，还有利于工作人员监测分粉槽333的磨损情况，以及时对分粉槽333进行修补。基于此，可以避免整体更换分粉件33，进而可以降低分粉单元的使用成本以及工件的激光熔覆成本。进一步地，由于本发明实施例提供的分粉单元中仅包括筒体31，通粉件32和分粉件33，使得分粉单元的结构简单，便于工作人员快速组装使用，节约了工作时间。

如图4所示，上述通粉腔323与分粉槽333连通的部分为喇叭腔段，喇叭腔段内壁与分粉槽333内壁之间具有缝隙。上述缝隙的宽度大于单个粉末的最大直径，以便通过通粉腔323传输过来的粉末传输至分粉槽333中，实现粉末的均匀分配。

在另一种示例中，如图5所示，分粉单元3包括：贯通的分粉管34和依次连接的多组第二螺旋式叶片组成35，多组第二螺旋式叶片组成35均沿粉末在分粉管34的传送方向设置在分粉管34内；每一组第二螺旋式叶片组成35均包括第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352，第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352均为左旋叶片或右旋叶片中的至少一种；第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352在周向上具有夹角β，0°<β<180°。中空底座36，中空底座36的一端与分粉管34连通，另一端开设多个出粉口37；中空底座36的腔体内且靠近分粉管34的一端设置可转动的第二叶轮361；中空底座36的腔体内且靠近出粉口37的位置设置分粉芯362。

参见图1和图5，上述第三螺旋式叶片351、第四螺旋式叶片352、第二叶轮361、分粉芯362的大小、材质可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。分粉管34的材质和形状也根据实际情况进行设置。出粉口37的数量可以根据实际情况进行设置，例如两个、三个或四个等。在本发明实施例中，分粉管34优选圆柱形管，材质为金属或非金属均可以，优选金属材质，且分粉管34内壁进行抛光处理，利于减小粉末与分粉管34内壁的摩擦力，增强粉末的流动性，防止粉末在分粉管34内壁聚集，增加了粉末的利用率。中空底座36的另一端设置有四个出粉口37。

如图5所示，第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352均由板状材料的两端相对扭转一定角度δ形成，扭转角度δ的范围为170°至190°，以能更好的分散粉末和改变粉末气流流动方向为准，第三螺旋式叶片351与第四螺旋式叶片352均为左旋叶片或者均为右旋叶片，也可以将其中一个设置为左旋叶片，另一个设置为右旋叶片。第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352在圆周方向上具有夹角β，0°<β<180°，同样以能更好的分散粉末和改变粉末气流流动方向为准。在本发明实施例中，扭转角度δ优选设置为180°，第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352之间的夹角β优选为90°。

参见图5，沿粉末在分粉管34内的传送方向依次间隔设置有多个第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352，且第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352之间具有夹角。当粉末在气流的带动下经过第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352时，粉末被螺旋式叶片端部分割，同时粉末的流动方向跟随螺旋叶片的旋转角度而改变，实现粉末在分粉管34内部传送时以旋流状态前进，从而消除了粉末因受到重力作用或气流角度的影响而偏向一个方向或一个角度的现象。粉末在分粉管34内传送时被反复分散、旋转、混合，粉末传送时不会定格在一个固定的角度和方位，使得分粉管34的设置角度不受限制，特别是在空间和方位受限的情况下，便于设备的放置，扩大了分粉单元的适用范围，提高了设备的适用性。不仅如此，多种粉末经静态混合单元混合后，在分粉管34内设置多个第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352，也起到了粉末再次进行混合的作用，使得多种粉末按照预设比例混合均匀，保证激光熔覆质量。中空底座36的腔体内设置可转动的第二叶轮361，第二叶轮361可在粉末气流冲击下进行旋转，不仅使粉末在中空底座36的腔体内分布均匀，便于后续的分粉工作，而且当粉末气流带动第二叶轮361旋转时，粉末气流的部分动能转化为第二叶轮361的旋转动能，使得粉末气流的传输速度降低，实现粉末的缓冲作用，规避了粉末在分粉芯362处的堆积现象。此外，中空底座36的一端开设多个出粉口37，便于粉末被平均分成多路，输送至激光熔覆喷嘴4。

作为一种可选方式，如图1所示，激光熔覆送粉设备还包括与静态混粉单元2和分粉单元3连通的泄压单元5，泄压单元5用于泄放混合后粉末的压力；泄压单元5为泄压阀。多种粉末在各自的压缩气体的带动下，在静态混粉单元2内混合后，混合粉末的气体总流量有可能超出激光熔覆喷嘴4处所需的气体流量需求，因此需要将混合粉末的气体压力泄放，避免粉末在工件表面聚集过多，造成激光熔覆层参差不齐，浪费粉末的同时，影响激光熔覆层美观和工件质量。

第二方面，本发明还提供一种激光熔覆送粉方法，包括以下步骤：利用供粉单元1可控的向静态混粉单元2供应至少两种粉末；

利用静态混粉单元2混合至少两种粉末；

利用分粉单元3将混合后粉末分流；

利用喷嘴4将混合后粉末喷射并集聚在工件表面。

本发明实施例提供的激光熔覆送粉方法的有益效果与上述技术方案所述激光熔覆送粉设备的有益效果相同，此处不做赘述。

本发明中可调节控制输送的粉末的种类多达16种，为了便于理解，现以混合输送四种粉末及分粉单元3将混合后粉末分成四路为例，说明激光熔覆送粉设备及送粉方法的具体应用。应理解，本发明的具体应用不仅限于此，此处的举例仅作为说明，不作为限定。

如图1所示，四种粉末分别存储在四个储粉筒121内，四个储粉筒121分别对应四个供粉腔室122，应理解，在一级混粉部21的粉末输送端相应的设置四个进入通道23，每个进入通道23与供粉腔室122之间均通过气管和卡套接头连通。四个储粉筒121向对应的供粉腔室122内供应粉末，且储粉筒121供应的粉末量可以按照实际激光熔覆时的需求进行调节，通过调节相应的储粉筒121所具有的送粉盘转轮转速大小即可调节粉末输送量，实现随用随供，按需供应。同时，每个供粉腔室122均与储气罐11和静态混粉单元2连通，储气罐11通过四根气管分别向四个供粉腔室122输送压缩气体，四个供粉腔室122内的粉末在压缩气体的带动下分别经由对应的四个进入通道23进入一级混粉部21。分别通过调节输入四个供粉腔室122内压缩气体的流量和压力大小，亦可相应的调节每个供粉腔室122输送的粉末量的多少及输送速率的大小。由供粉腔室122供应的四路粉末气流四根经过气管的输送，首先传输至静态混粉单元2中的一级混粉部21，四路粉末气流的冲击力作用在弧形叶片2121上，使得弧形叶片2121旋转。弧形叶片2121旋转的同时，使得四路粉末气流的运动方向改变，四路粉末气流被分散并混合在一起，从而实现了四种粉末在第二腔室内的初步混合，以便后续进行充分的混合。由于第二腔室和第一腔室221连通，经初步混合的粉末在气流的带动下，进入第一腔室221。混合粉末经过依次间隔设置在第一腔室221内的第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222时，被多次分割、改变流动状态并混合，第一螺旋式叶片2221和第二螺旋式叶片2222的弧形表面及二者之间的设置角度，使得粉末气流以旋流状态前进，不仅实现了四种粉末的充分混合，而且混合粉末不至于因受重力及气流角度影响，而偏向于一个方向运动。充分混合后的粉末经由气管输送至泄压单元5，泄压单元5采用泄压阀泄放混合后粉末的压力，防止混合粉末由于气体流量过大，导致最终输送至喷嘴4处的粉末量过多，造成粉末的浪费，影响激光熔覆层的质量。压力泄放后的混合粉末由气管输送至分粉单元3，利用分粉单元3将混合后粉末分流。混合粉末经过分粉管34时，经过多个依次间隔设置在分粉管34内的第三螺旋式叶片351和第四螺旋式叶片352时，被多次分割、改变流动方向及混合，避免粉末聚集在分粉单元3内，导致粉末堵塞，影响工作效率。同时，粉末被再次混合，保证粉末混合的均匀性。可以理解的是，分粉管34的设置给予后续分粉工作提供了缓冲作用，利于更为精准的进行分粉工作。粉末经过分粉芯362后被四个出粉口37分成四路粉末，经过四根气管及其对应的卡套接头和气动快速接头传输至喷嘴4，喷嘴4将接收到的四路粉末喷射并集聚在工件表面。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。