【技术实现步骤摘要】
具有自净功能的内壁增材制造同轴送粉喷嘴
本专利技术涉及一种具有自净功能的喷嘴及其系统，属于激光加工领域。
技术介绍
自激光诞生以来，其越来越多地应用于先进制造技术之中，激光熔覆、激光钻孔、激光清洗、激光切割、激光焊接等等，都受到了广泛的关注。其精准、高效的加工特性使通过激光加工过程更节能更环保，激光加工已成为各国研究发展的重中之重。在诸多与激光相关的加工技术中，激光熔覆是较为重要且运用交广的技术之一，激光熔覆，亦称激光包覆，的应用范围主要包括材料的表面改质、工件的修复再生以及三维快速成形。其通过在基底亦或是前一熔覆层上添加熔覆材料，通过施加高能激光束于其上，以融化基材与熔覆材料，二者结合，凝固形成添料熔覆层。加工过程中，相较于传统工艺，具有较低的输入热量与较小的热影响区，较小的变形程度与较细的组织，以广泛应用于航天、军事、工业、农业等领域中。已有熔覆大致可分为预涂与同步送粉。预涂熔覆工序复杂，不易在复杂表面进行加工，稀释率难以控制。同步送粉又大致分为侧向送粉与同轴送粉两类。侧向送粉难以获得激光与粉末作用区较稳...
【技术保护点】
1.一种具有自净功能的内壁增材制造同轴送粉喷嘴，包括喷管本体，所述喷管本体包括间壁式壳体、粉末流域、冷却液流域以及保护气输送流道；间壁式壳体具有间壁a、间壁b；间壁b位于间壁a的外侧，粉末流域设置于间壁a内，而冷却液流域则设置于间壁b内；粉末流域设置有粉末入口、保护气入口，冷却液流域则设置有冷却液入口；其特征在于，所述间壁式壳体的外侧设置有粉末自净收滤器；/n所述粉末自净收滤器在间壁式壳体处于轴向的两侧各分配有一组粉末收集管；每组粉末收集管至少包括有一根粉末收集管；/n所述的粉末收集管为两段式结构，包括呈直管状设置的上管段以及呈弯管状设置的下管段，上管段与间壁式壳体外壁固定...
【技术特征摘要】
1.一种具有自净功能的内壁增材制造同轴送粉喷嘴，包括喷管本体，所述喷管本体包括间壁式壳体、粉末流域、冷却液流域以及保护气输送流道；间壁式壳体具有间壁a、间壁b；间壁b位于间壁a的外侧，粉末流域设置于间壁a内，而冷却液流域则设置于间壁b内；粉末流域设置有粉末入口、保护气入口，冷却液流域则设置有冷却液入口；其特征在于，所述间壁式壳体的外侧设置有粉末自净收滤器；
所述粉末自净收滤器在间壁式壳体处于轴向的两侧各分配有一组粉末收集管；每组粉末收集管至少包括有一根粉末收集管；
所述的粉末收集管为两段式结构，包括呈直管状设置的上管段以及呈弯管状设置的下管段，上管段与间壁式壳体外壁固定，且上管段的上端设置有连接头，连接头能够与粉末收集系统连接，下管段的下端为残留粉末入口，设置在待加工金属管道下方，并位于待加工金属管道粉末汇聚点的轴向外侧；
在粉末收集系统施加的抽吸力以及残留粉末自身重力的共同作用下，每根粉末收集管的残留粉末入口均能够促使相对侧的残留粉末沿着同侧的待加工金属管道的壁面滚落至底部，并汇聚在所述粉末收集管的残留粉末入口的前端，所述粉末收集管的残留粉末入口即可在粉末收集系统施加的抽吸力作用下，收集处于自身前端的残留粉末。
2.根据权利要求1所述的具有自净功能的内壁增材制造同轴送粉喷嘴，其特征在于，残留粉末入口相对于待加工金属管道底部的距离h满足：
其中：n表示与粉末流域连通的粉末入口的数量；r为粉末入口的半径；η表示残留粉末颗粒占各粉末入口通入的粉末颗粒总量的体积分数；vr为上管段顶部所在位置处的气流速度；uq为粉末颗粒的启动速度；
气流速度vr的范围：
d
s
代表粉末颗粒的最大粒径，ρs为粉末颗粒材料的密度，ρ为运输气体的密度。
3.根据权利要求1所述的具有自净功能的内壁增材制造同轴送粉喷嘴，其特征在于，残留粉末入口的半径R满足：
式中：n表示与粉末流域连通的粉末入口的数量；r为粉末入口的半径；η表示残留粉末颗粒占各粉末入口通入的粉末颗粒总量的体积分数。
4.根据权利要求1所述的具有自净功能的内壁增材制造同轴送粉喷嘴，其特征在于，所述下管段的轨迹轮廓为椭圆形，以下管段的中心为原点、长短轴为横纵轴，下管段的几何函数为：
h
s
记为粉末焦点与喷嘴底部竖直方向上的距离，Rs为水平方向上粉末自净收...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾冬冬，石新宇，历彦泽，戴冬华，葛庆，孙宜璇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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