一种汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴制造技术

本发明专利技术公开了一种汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，包括中空的喷嘴主体和四根喷粉管，喷嘴主体的上端设有用于与激光头连接的连接套筒，喷嘴主体下端设有锥状激光套，锥状激光套的外周设有四根均匀分布的安装轴，每根安装轴沿所述锥状激光套的切线设置，四根喷粉管分别安装在四根安装轴上，锥状激光套上端设与锥状激光套同轴的转盘，每个喷粉管上设有一摆动销，转盘对应各摆动销设有导向平面，摆动销通过一弹性件压靠导向平面，转盘转动带动摆动销在导向平面的驱动下沿转盘径向直线运动，喷粉管随摆动销的运动可绕安装轴摆动。本发明专利技术具有调节方便、粉末流汇聚稳定性好、沉积效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴
本专利技术涉及激光加工
，尤其涉及一种汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴。
技术介绍
激光熔覆成形技术是通过高能密度聚焦激光束将同轴输送的金属粉末熔化，并沉积到基体表面，与其形成冶金结合的沉积层。运用该技术可以直接制造出具有复杂结构和良好力学性能的全致密三维实体金属零件。激光熔覆成形技术除了能够进行金属零件的直接制造，其典型的应用还包括零件的修复再制造。激光熔覆成形技术的一个显著的劣势就是沉积效率不高。而粉末输送装置作为激光熔覆成形系统中一项关键技术，它直接影响着金属沉积的质量和效率。现用的粉末喷嘴，粉末从喷嘴中出来以后发散比较严重，汇聚性差，粉末利用率低，难以满足激光熔覆成形技术的要求；由于不同种类的粉末，其成分、密度及其颗粒大小不同，每种粉末都有其最佳的汇聚角度，因此需要调整喷粉管的角度以使粉末的汇集性和稳定性最好；此外，在成形不同倾斜角度的零件时，其熔池稳定性会受到粉末的入射角度的影响，一般存在一个最佳入射角，所以在成形不同倾斜角度的零件时也会需要调整粉末的入射角度，因此，设计一种汇聚焦距可调的送粉喷嘴，在不同加工条件下实现合适的粉光匹配，以提高金属沉积的效率是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、调节方便、粉末流汇聚稳定性好、沉积效率高的汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，包括中空的喷嘴主体和四根喷粉管，所述喷嘴主体的上端设有用于与激光头连接的连接套筒，所述喷嘴主体下端设有锥状激光套，所述锥状激光套的外周设有四根均匀分布的安装轴，每根所述安装轴沿所述锥状激光套的切线设置，四根所述喷粉管分别安装在四根安装轴上，所述锥状激光套上端设与锥状激光套同轴的转盘，每个所述喷粉管上设有一摆动销，所述转盘对应各摆动销设有导向平面，所述摆动销通过一弹性件压靠所述导向平面，所述转盘转动带动所述摆动销在所述导向平面的驱动下沿转盘径向直线运动，所述喷粉管随摆动销的运动可绕所述安装轴摆动。作为上述技术方案的进一步改进：所述喷嘴主体上设有进水通道和出水通道，所述锥状激光套内设有冷却套，所述冷却套的外壁与所述锥状激光套的内壁形成冷却通道，所述进水通道和出水通道均与所述冷却通道连通。所述喷嘴主体上设有四个周向均匀分布的保护气体通道，所述保护气体通道与所述喷嘴主体的内孔连通。所述转盘的上方设有一固定盘，所述转盘上设有连接板，所述连接板一端设有锁紧部，所述锁紧部径向伸出所述固定盘，并抵靠在所述固定盘的周向面上，所述锁紧部上设有锁紧螺钉。所述导向平面与所述转盘的径向纵截面的夹角为锐角。四个所述导向平面为旋转对称图形。所述弹性件为扭簧，所述摆动销夹设在所述扭簧的扭臂与导向平面之间。所述喷粉管的直径为1mm-2mm，长度为10mm-15mm。所述固定盘下端面设有环形凹槽，所述弹性件和摆动销置于所述环形凹槽内。所述转盘通过手动调节或者驱动电机调节。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，每个喷粉管上设有一摆动销，转盘对应各摆动销设有导向平面，摆动销通过一弹性件压靠导向平面，转盘转动带动摆动销在导向平面的驱动下沿转盘径向直线运动，喷粉管随摆动销的运动可绕安装轴摆动，转盘转动时，由于摆动销固定在喷粉管上，不随导向平面转动而转动，而是在导向平面转动下产生沿转盘的径向直线移动，并带动喷粉管绕安装轴摆动，从而调节喷粉管的喷粉角度使其与激光束汇聚成一点，实现激光熔覆；本实施的送粉喷嘴，通过转盘的旋转，可同步调节四个喷粉管的喷粉角度，使得四路喷粉管的中心线聚焦在一点，调节方便，粉末流汇聚稳定性好，并且与激光束合适匹配，获得一个最佳的汇聚角度，提高沉积效率；同时，还可实现粉末流汇聚焦距在一定范围内无级调节。（2）本专利技术汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，喷粉管为独立组件，在某一个喷粉管堵粉或损坏时，可直接更换。附图说明图1是本专利技术的结构示意图图2是本专利技术中转盘的结构示意图。图3是图2的A-A视图。图4是本专利技术的立体结构示意图。图5是本专利技术中进气口、进水口、出水口的位置示意图。图6是本专利技术中喷粉管摆动至最小角度的示意图。图7是本专利技术中喷粉管摆动至最大角度的示意图。图中各标号表示：1、喷嘴主体；11、进水通道；111、进水口；121、出水口；13、保护气体通道；131、进气口；2、喷粉管；21、安装块；3、连接套筒；4、锥状激光套；41、冷却套；42、安装支架；5、安装轴；6、转盘；61、导向平面；62、连接板；621、锁紧部；622、锁紧螺钉；71、摆动销；72、弹性件；8、固定盘；81、环形凹槽；9、激光束。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。图1至图7示出了本专利技术汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴的一种实施例，该汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，包括中空的喷嘴主体1和四根喷粉管2，喷嘴主体1的上端设有用于与激光头连接的连接套筒3，连接套筒3通过螺钉可拆卸的与喷嘴主体1连接，喷嘴主体1下端设有锥状激光套4，锥状激光套4的外周设有四根均匀分布的安装轴5，每根安装轴5沿锥状激光套4的切线设置，四根喷粉管2分别安装在四根安装轴5上，锥状激光套4上端设与锥状激光套4同轴的转盘6，每个喷粉管2上设有一摆动销71，转盘6对应各摆动销71设有导向平面61，摆动销71通过一弹性件72压靠导向平面61，转盘6转动带动摆动销71在导向平面61的驱动下沿转盘6径向直线运动，喷粉管2随摆动销71的运动可绕安装轴5摆动。每根喷粉管2通过外周设有安装块21，安装轴5穿过安装块21，两端安装在锥状激光套4外周的安装支架42上；如图2所示，转盘6转动时，由于摆动销71固定在喷粉管2上，不随导向平面61转动而转动，而是在导向平面61转动下产生沿转盘6的径向直线移动，并带动喷粉管2绕安装轴5摆动，从而调节喷粉管2的喷粉角度使其与激光束9汇聚成一点，实现激光熔覆；本实施的送粉喷嘴，通过转盘6的旋转，可同步调节四个喷粉管2的喷粉角度，使得四路喷粉管2的中心线聚焦在一点，调节方便，粉末流汇聚稳定性好，并且与激光束9的合适匹配，获得一个最佳的汇聚角度，提高沉积效率；同时，还可实现粉末流汇聚焦距在一定范围内无级调节。本实施例中，四个喷粉管2之间相互，可拆卸的安装在锥状激光套4上，当其中一个喷粉管2堵粉或损坏时，可直接更换，不会造成整个喷嘴报废；本实施例的喷嘴适用于激光熔覆成形，尤其适用于兼顾成形精度和效率、激光焦点可调以及狭隙工件修复的应用场合。本实施例中，转盘6通过手动调节或者驱动电机调节。可根据不同激光焦距下激光光斑大小，通过转动转盘6来调节粉末汇聚焦距，实现合适的粉光匹配，调节方式可通过手动或驱动电机实时调节，驱动电机可由单独电信号控制，也可采用激光光斑聚焦点信息控制，以实现粉斑与光斑焦点的自动同步跟踪。本实施例中，喷嘴主体1上设有进水通道11和出水通道（图中未示出），锥状激光套4内设有冷却套41，冷却套41的外壁与锥状激光套4的内壁形成冷却通道，进水通道11和出水通道均与冷却通道连通。本实施中的喷嘴冷却方式为内冷却，能够有效地带走加工过程中产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，包括中空的喷嘴主体（1）和四根喷粉管（2），所述喷嘴主体（1）的上端设有用于与激光头连接的连接套筒（3），所述喷嘴主体（1）下端设有锥状激光套（4），其特征在于：所述锥状激光套（4）的外周设有四根均匀分布的安装轴（5），每根所述安装轴（5）沿所述锥状激光套（4）的切线设置，四根所述喷粉管（2）分别安装在四根安装轴（5）上，所述锥状激光套（4）上端设与锥状激光套（4）同轴的转盘（6），每个所述喷粉管（2）上设有一摆动销（71），所述转盘（6）对应各摆动销（71）设有导向平面（61），所述摆动销（71）通过一弹性件（72）压靠所述导向平面（61），所述转盘（6）转动带动所述摆动销（71）在所述导向平面（61）的驱动下沿转盘（6）径向直线运动，所述喷粉管（2）随摆动销（71）的运动可绕所述安装轴（5）摆动。

【技术特征摘要】
1.一种汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，包括中空的喷嘴主体（1）和四根喷粉管（2），所述喷嘴主体（1）的上端设有用于与激光头连接的连接套筒（3），所述喷嘴主体（1）下端设有锥状激光套（4），所述锥状激光套（4）的外周设有四根均匀分布的安装轴（5），每根所述安装轴（5）沿所述锥状激光套（4）的切线设置，四根所述喷粉管（2）分别安装在四根安装轴（5）上，其特征在于：所述锥状激光套（4）上端设与锥状激光套（4）同轴的转盘（6），每个所述喷粉管（2）上设有一摆动销（71），所述转盘（6）对应各摆动销（71）设有导向平面（61），所述摆动销（71）通过一弹性件（72）压靠所述导向平面（61），所述转盘（6）转动带动所述摆动销（71）在所述导向平面（61）的驱动下沿转盘（6）径向直线运动，所述喷粉管（2）随摆动销（71）的运动可绕所述安装轴（5）摆动。2.根据权利要求1所述的汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述喷嘴主体（1）上设有进水通道（11）和出水通道，所述锥状激光套（4）内设有冷却套（41），所述冷却套（41）的外壁与所述锥状激光套（4）的内壁形成冷却通道，所述进水通道（11）和出水通道均与所述冷却通道连通。3.根据权利要求2所述的汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述喷嘴主体（1）上设有四个周向均匀分布的保护气体通道（13），所述保护气体通道（13）与所述喷嘴主体（1）的内孔连...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立军，梁东生，肖先锋，张屹，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43