一种可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头制造技术

本发明专利技术公开一种可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，涉及激光增材制造技术领域，水冷内芯下部能够拆卸地安装于水冷外壳中，水冷外壳的下部能够拆卸地安装于送粉外壳中，送粉外壳的上部设有多个送粉孔，水冷外壳的中部与送粉外壳之间形成多个送粉连接通道，水冷外壳的下部与送粉外壳之间形成环形送粉通道，送粉外壳的下部能够拆卸地安装于送气外壳中，送气外壳的上部设有多个送气孔，送粉外壳的下部与送气外壳之间形成环形送气通道，粉末由环形送粉通道送出后汇聚于一个交汇点，交汇点位于光路通道的中心轴线上且位于光路通道的内部。该装置提高了激光利用率，减小了增材过程中的热输入，提升了增材制造工件的组织性能，降低了熔覆头的使用成本。

【技术实现步骤摘要】
一种可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头
本专利技术涉及激光增材制造
，特别是涉及一种可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头。
技术介绍
金属粉末激光增材制造技术，其主要基于离散-堆积原理，利用高功率激光束来熔化金属粉末，直接从三维模型堆积生长金属材料来一步完成高性能构件的“近净成形”技术。相比于传统的制造工艺，金属增材制造技术具有制造周期短可以直接制造出金属零件，无需或只需少量的后处理，无模具快速制造，节约成本的优势，适合复杂零件成形；成型件的组织细密，综合性能优良，可以满足高性能需求；激光能量密度高，可以成形传统的难加工材料等显著优势。然而，在激光金属增材制造的过程中，由于激光功率高，线能量大致使热影响区域增大，后增材的熔覆层对于前期成形组织具有再热作用，热输入使沉积区出现组织粗大、成分不均匀等问题，导致硬化、脆化、韧化、软化，各项性能下降，从而降低成形质量。部分金属熔池反射率高，输出激光部分经熔池反射回激光器，对激光器镜片产生危害，影响增材生产加工，降低设备寿命。现有的送粉激光增材制造熔覆头大多为激光作用于工件表面形成熔池，金属粉末喷射送向熔池实现增材。如侧向送粉、多粉管光外同轴送粉，激光居中，粉路由外侧射入激光光斑熔池内的光外送粉，或者粉末居中竖直降落，激光环绕包裹粉末，粉末落入熔池中在高温下熔化的光内送粉。从使用角度来说，这些装置多为粉斑与光焦聚合于熔覆头外部，激光作用于基材形成熔池，金属粉末熔于熔池，实现堆积成形，并未从熔覆金属状态上改善增材工艺，不能有效减小热输入，减小激光反射率从而改善成形质量，减小激光反射。部分熔覆头无保护气体气路，为防止高温金属被环境气氛影响，形成气孔、裂纹等缺陷降低工件性能，需另外搭建保护罩，形成保护氛围；部分激光增材制造熔覆头为一体式设计，造价较高，由于加工环境温度过高，激光增材制造熔覆头容易出现被弹射飞溅的熔滴粘连，送粉口处粘结等现象，在使用过程中出现烧损、粘接等故障时维修不便，整体更换成本较高。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，提高了激光利用率，减小了增材过程中的热输入，提升了增材制造工件的组织性能，降低了熔覆头的使用成本。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，包括由上至下依次设置的水冷内芯、水冷外壳、送粉外壳和送气外壳，所述水冷内芯下部能够拆卸地安装于所述水冷外壳中，所述水冷内芯与所述水冷外壳之间形成水冷腔，所述水冷外壳的上部设置有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与所述水冷腔连通；所述水冷外壳的下部能够拆卸地安装于所述送粉外壳中，所述送粉外壳的上部沿周向设置有多个送粉孔，所述水冷外壳的中部与所述送粉外壳之间形成多个送粉连接通道，所述水冷外壳的下部与所述送粉外壳之间形成环形送粉通道，各所述送粉孔通过一个所述送粉连接通道与所述环形送粉通道连通；所述送粉外壳的下部能够拆卸地安装于所述送气外壳中，所述送气外壳的上部沿周向设置有多个送气孔，所述送粉外壳的下部与所述送气外壳之间形成环形送气通道，多个所述送气孔均与所述环形送气通道连通；所述水冷内芯的中心沿轴向设置有第一通孔，所述水冷外壳中心的下部沿轴向设置有第二通孔，所述送粉外壳中心的下部沿轴向设置有第三通孔，所述送气外壳中心的下部沿轴向设置有第四通孔，所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔由上至下依次衔接形成光路通道，所述环形送粉通道和所述环形送气通道均与所述光路通道连通，粉末由所述环形送粉通道送出后汇聚于一个交汇点，所述交汇点位于所述光路通道的中心轴线上且位于所述光路通道的内部。优选地，所述光路通道为倒锥形通道。优选地，还包括垫圈，所述垫圈设置于所述水冷内芯的底面与水冷外壳之间。优选地，所述进水口和所述出水口分别设置于所述水冷外壳的两侧，所述出水口的设置高度高于所述进水口的设置高度。优选地，所述水冷外壳中心的上部设置于第一安装槽，所述第一安装槽的底部与所述第二通孔连通，所述水冷内芯设置于所述第一安装槽中；所述第一通孔包括相连接的圆孔和第一倒锥孔，所述水冷内芯包括顶端圆柱、第一倒置圆台、第一环形凸起部和第二环形凸起部，所述顶端圆柱固定于所述第一倒置圆台的上端，所述圆孔设置于所述顶端圆柱的中心，所述第一倒锥孔设置于所述第一倒置圆台的中心，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部分别固定套设于所述第一倒置圆台的顶部和底部，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部均螺纹连接于所述第一安装槽中，所述垫圈设置于所述第二环形凸起部的底面和所述第一安装槽之间，所述第一环形凸起部、所述第二环形凸起部、所述第一倒置圆台和所述水冷外壳之间形成所述水冷腔。优选地，所述水冷外壳包括由上至下依次连接的第一安装台、第一连接圆柱、第二倒置圆台和第三倒置圆台，所述第一连接圆柱与所述送粉外壳螺纹连接，所述第一安装槽设置于所述第一安装台和所述第一连接圆柱的中心，所述进水口和所述出水口分别设置于所述第一安装台的两侧，所述第二通孔设置于所述第二倒置圆台和所述第三倒置圆台的中心，所述第二通孔为倒锥形孔。优选地，所述送粉外壳包括由上至下依次连接的第二安装台、第二连接圆柱和第四倒置圆台，所述第二连接圆柱与所述送气外壳螺纹连接，所述第三通孔包括相连接的第二倒锥孔和第三倒锥孔，所述第二安装台中心设置有第二安装槽，所述第二连接圆柱中心设置有所述第二倒锥孔，所述第四倒置圆台中心设置有所述第三倒锥孔，所述第二安装槽、所述第二倒锥孔和所述第三倒锥孔依次连通，所述第一连接圆柱螺纹连接于所述第二安装槽中，所述第二安装槽的下部与所述第二倒置圆台结构相匹配；所述第二安装台的上部沿周向设置有多个所述送粉孔，所述送粉连接通道包括对称设置的上弧形半圆槽和下弧形半圆槽，所述第二倒置圆台的外壁上沿周向设置有多个所述上弧形半圆槽，所述第二安装槽上沿周向设置有多个下弧形半圆槽，所述第三倒置圆台的外壁与所述第二倒锥孔的之间形成所述环形送粉通道。优选地，所述送气外壳包括第五倒置圆台，所述第五倒置圆台中心的上部和下部分别设置有第三安装槽和所述第四通孔，所述第三安装槽的底部与所述第四通孔连通，所述第四通孔为倒锥形孔，所述第五倒置圆台的上部沿周向设置有多个所述送气孔，所述第二连接圆柱螺纹连接于所述第三安装槽中，所述环形送气通道包括相连通的第一环形通道和第二环形通道，所述第二连接圆柱的下表面与所述第三安装槽之间形成所述第一环形通道，所述第四倒置圆台的外壁与所述第四通孔的上部之间形成所述第二环形通道，多个所述送气孔均与所述第一环形通道连通。优选地，所述第三倒置圆台的母线与所述第二倒锥孔的母线相互平行，所述第二倒锥孔的母线与所述光路通道的中心轴线的交点位于所述光路通道的内部。优选地，所述第四倒置圆台的母线和所述第四通孔的母线相互平行，所述第四通孔的母线与所述光路通道的中心轴线之间的夹角小于所述第二倒锥孔的母线与所述光路通道的中心轴线之间的夹角。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的可拆卸式光内送粉激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，其特征在于，包括由上至下依次设置的水冷内芯、水冷外壳、送粉外壳和送气外壳，所述水冷内芯下部能够拆卸地安装于所述水冷外壳中，所述水冷内芯与所述水冷外壳之间形成水冷腔，所述水冷外壳的上部设置有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与所述水冷腔连通；所述水冷外壳的下部能够拆卸地安装于所述送粉外壳中，所述送粉外壳的上部沿周向设置有多个送粉孔，所述水冷外壳的中部与所述送粉外壳之间形成多个送粉连接通道，所述水冷外壳的下部与所述送粉外壳之间形成环形送粉通道，各所述送粉孔通过一个所述送粉连接通道与所述环形送粉通道连通；所述送粉外壳的下部能够拆卸地安装于所述送气外壳中，所述送气外壳的上部沿周向设置有多个送气孔，所述送粉外壳的下部与所述送气外壳之间形成环形送气通道，多个所述送气孔均与所述环形送气通道连通；所述水冷内芯的中心沿轴向设置有第一通孔，所述水冷外壳中心的下部沿轴向设置有第二通孔，所述送粉外壳中心的下部沿轴向设置有第三通孔，所述送气外壳中心的下部沿轴向设置有第四通孔，所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔由上至下依次衔接形成光路通道，所述环形送粉通道和所述环形送气通道均与所述光路通道连通，粉末由所述环形送粉通道送出后汇聚于一个交汇点，所述交汇点位于所述光路通道的中心轴线上且位于所述光路通道的内部。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，其特征在于，包括由上至下依次设置的水冷内芯、水冷外壳、送粉外壳和送气外壳，所述水冷内芯下部能够拆卸地安装于所述水冷外壳中，所述水冷内芯与所述水冷外壳之间形成水冷腔，所述水冷外壳的上部设置有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与所述水冷腔连通；所述水冷外壳的下部能够拆卸地安装于所述送粉外壳中，所述送粉外壳的上部沿周向设置有多个送粉孔，所述水冷外壳的中部与所述送粉外壳之间形成多个送粉连接通道，所述水冷外壳的下部与所述送粉外壳之间形成环形送粉通道，各所述送粉孔通过一个所述送粉连接通道与所述环形送粉通道连通；所述送粉外壳的下部能够拆卸地安装于所述送气外壳中，所述送气外壳的上部沿周向设置有多个送气孔，所述送粉外壳的下部与所述送气外壳之间形成环形送气通道，多个所述送气孔均与所述环形送气通道连通；所述水冷内芯的中心沿轴向设置有第一通孔，所述水冷外壳中心的下部沿轴向设置有第二通孔，所述送粉外壳中心的下部沿轴向设置有第三通孔，所述送气外壳中心的下部沿轴向设置有第四通孔，所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔由上至下依次衔接形成光路通道，所述环形送粉通道和所述环形送气通道均与所述光路通道连通，粉末由所述环形送粉通道送出后汇聚于一个交汇点，所述交汇点位于所述光路通道的中心轴线上且位于所述光路通道的内部。


2.根据权利要求1所述的可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，其特征在于，所述光路通道为倒锥形通道。


3.根据权利要求2所述的可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，其特征在于，还包括垫圈，所述垫圈设置于所述水冷内芯的底面与水冷外壳之间。


4.根据权利要求3所述的可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，其特征在于，所述进水口和所述出水口分别设置于所述水冷外壳的两侧，所述出水口的设置高度高于所述进水口的设置高度。


5.根据权利要求4所述的可拆卸式光内送粉激光增材制造熔覆头，其特征在于，所述水冷外壳中心的上部设置于第一安装槽，所述第一安装槽的底部与所述第二通孔连通，所述水冷内芯设置于所述第一安装槽中；所述第一通孔包括相连接的圆孔和第一倒锥孔，所述水冷内芯包括顶端圆柱、第一倒置圆台、第一环形凸起部和第二环形凸起部，所述顶端圆柱固定于所述第一倒置圆台的上端，所述圆孔设置于所述顶端圆柱的中心，所述第一倒锥孔设置于所述第一倒置圆台的中心，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部分别固定套设于所述第一倒置圆台的顶部和底部，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部均螺纹连接于所述第一安装槽中，所述垫圈设置于所述第二环形凸起部的底面和所述第一安装槽之间，所述第一环形凸起部、所述第二环形凸起部、所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奋成，魏昱函，刘丰刚，胡万谦，黄春平，王联波，
申请(专利权)人：南昌航空大学，江西宝航新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36