本发明专利技术涉及一种激光熔覆喷嘴，具体涉及一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴、激光熔覆装置和方法。解决现有光内送粉技术通过单孔送粉，功率过高时，送粉量大易导致粉末流密度过高无法充分熔化的技术问题。本发明专利技术激光熔覆喷嘴，包括喷嘴主体和多孔粉流匀化器；喷嘴主体设置有第一粉通道和多个第一光通道；多个第一光通道的轴线有一个交点，交点位于喷嘴主体下方且位于第一粉通道出粉口延长轴线上，多个第一光通道出光口出射的光束以及第一粉通道的粉束在汇聚点汇聚之前为光包粉结构；多孔粉流匀化器设置在第一粉通道内，其内均匀设置多个第二粉通道，粉末分别从多个第二粉通道喷出。同时，本发明专利技术还提供了激光熔覆装置和激光熔覆方法。发明专利技术还提供了激光熔覆装置和激光熔覆方法。发明专利技术还提供了激光熔覆装置和激光熔覆方法。
【技术实现步骤摘要】
一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴、激光熔覆装置和方法
[0001]本专利技术涉及一种激光熔覆喷嘴，具体涉及一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴、激光熔覆装置和方法。
技术介绍
[0002]近年来，激光熔覆技术已在煤矿机械、冶金等领域得到了广泛的应用。从送粉方式看，激光熔覆技术可分为“光外送粉”和“光内送粉”两大类。“光外送粉”的特点是粉流在光的外围。“光内送粉”的特点是粉流通过一个小孔径细管从环状激光束或多束激光的中心送出(例如专利CN100436031C、CN101148760A及专利CN207713821U)。
[0003]近年来，“光内送粉”技术与“光外送粉”相比发展较快，在许多方面显示出了较大的优势，特别是在熔覆功率大小方面，目前“光外送粉”比较成熟的工业级高速激光熔覆设备是在6000W水平，而“光内送粉”技术，10000W高速激光熔覆设备已经得到普遍应用。但随着熔覆功率的进一步提高，“光内送粉”技术也遇到了很大问题：随着功率的进一步提高，送粉量必须加大，而加大送粉量，粉流从小孔径细管流出时，粉流中心粉粒密度太高，粉粒不发散，形成浓浓的一股，周围的激光束不能将粉流充分熔化，导致熔覆失败。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是解决现有光内送粉技术通过单孔送粉，功率过高时，送粉量大导致粉末流密度过高，无法充分熔化的技术问题，而提供一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴、激光熔覆装置和方法。多孔出粉的设计可有效匀化粉粒密度，使粉流中的粉粒彼此相对分开，使得周围的激光束能照射到各个粉粒，从而解决了大功率和大粉末流量的激光熔覆问题。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，其特殊之处在于：
[0007]包括喷嘴主体和多孔粉流匀化器；
[0008]所述喷嘴主体中心沿轴向设置有贯穿上下端的第一粉通道，第一粉通道用于输送粉末，且下端为出粉口；
[0009]所述喷嘴主体上设置有多个贯穿上下端的第一光通道，用于激光光束通过；
[0010]多个所述第一光通道以第一粉通道为中心沿周向均匀排布，且多个第一光通道的轴线相交，交点为光束汇聚点，光束汇聚点位于喷嘴主体下方且位于第一粉通道轴线的延长线上，多个第一光通道出光口出射的光束以及第一粉通道的粉束在汇聚点汇聚之前形成光包粉结构；
[0011]所述多孔粉流匀化器设置在第一粉通道内且位于下端位置，其外壁与第一粉通道的内壁贴合；
[0012]所述多孔粉流匀化器上沿轴向设置有多个贯穿上下端面的第二粉通道，多个第二粉通道沿多孔粉流匀化器的轴线周向均匀排布，用于出射粉流，多孔粉流匀化器的下端面与喷嘴主体的下端面齐平。
[0013]进一步地，所述多孔粉流匀化器的轴向长度为3
‑
15mm，第二粉通道的数量为3
‑
6个，第二粉通道的直径为1
‑
3mm。
[0014]进一步地，所述光束汇聚点与喷嘴主体下端面的距离为10
‑
30mm。
[0015]进一步地，所述第一粉通道的直径为3
‑
8mm。
[0016]进一步地，所述第二粉通道的直径为1.3mm，所述第一粉通道的直径为4mm。
[0017]同时，本专利技术还提供了一种多孔光内出粉激光熔覆装置，其特殊之处在于：包括熔覆头主体、与熔覆头主体下端可拆卸连接且与熔覆头主体同轴的激光熔覆喷嘴，以及设置在熔覆头主体上端用于激光光束输出的多个激光输出头；所述激光熔覆喷嘴采用上述的一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴；所述激光输出头的数量与第一光通道的数量相同；
[0018]所述熔覆头主体上设置有与第一粉通道对应且互相连通的第三粉通道，第三粉通道用于输送粉末；
[0019]所述熔覆头主体上设置有分别与喷嘴主体的多个第一光通道对应的第二光通道；
[0020]多个激光输出头分别设置在多个第二光通道的上端，每个激光输出头发射的激光光束依次沿对应的第二光通道和第一光通道射出，用于对多孔粉流匀化器出射的粉流进行熔覆。
[0021]进一步地，所述激光熔覆装置的熔覆功率≥10000W。
[0022]本专利技术还提供了一种多孔光内出粉激光熔覆方法，采用上述的一种多孔光内出粉激光熔覆装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0023]1)将送粉装置的出口连接熔覆头主体的第三粉通道入口，采用气动送粉的方式将粉末输送至第三粉通道内；
[0024]2)设置粉末输送速度≥160g/min；
[0025]3)根据粉末输送速度设置送粉气流速度，粉末输送速度为送粉气流的40倍；
[0026]4)根据粉末输送速度、第二粉通道数量以及粉末成分设置所需的激光熔覆装置功率；
[0027]5)启动送粉，待粉流稳定时启动激光输出头，开始熔覆。
[0028]进一步地，步骤1)中，所述粉末采用铁基粉；
[0029]步骤4)中，第二粉通道数量为3或4个时，粉末输送速度160g/min时对应设置激光熔覆装置功率为10000W，按此粉末输送速度与激光熔覆装置功率的比例进行等比例设置。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]1、本专利技术一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴、激光熔覆装置，采用多孔粉流匀化器进行多粉孔输出，将输出的多束发散粉流，相较于光内单孔输出，粉流密度低，使激光束能够照射到各个粉粒，粉末熔化更充分，粉末利用率更高。
[0032]2、一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，首次解决了万瓦级以上激光熔覆情况下传统光内单孔送粉因粉末流密度过高导致的熔覆失败的问题，成功推动了万瓦级激光熔覆设备的产业化。
[0033]3、本专利技术一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，采用中心送粉的方式，粉末利用率高。
[0034]4、本专利技术一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，采用多束光空间合束的方式，耐受功率高，安全性高。
[0035]5、一种多孔光内出粉激光熔覆装置，喷嘴和熔覆头主体为分离式结构，便于更换
维护。
[0036]6、一种多孔光内出粉激光熔覆方法，所述参数设置的优点包括：1)气流设置在保证粉末被充分送出的同时将气流对粉束分布的影响降到最低；2)光粉比例设置可以将粉末充分熔化且不会有过多多余能量损伤基体；3)采用气动送粉方式具有送粉稳定性高、精度高、效率高的特点。
附图说明
[0037]图1为本专利技术一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴实施例的结构示意图；
[0038]图2为图1的剖视图；
[0039]图3为本专利技术一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴实施例在工作时的状态展示图；
[0040]图4为本专利技术一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴实施例中多孔粉流匀化器的横截面示意图；
[0041]图5为本专利技术一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴实施例中多孔粉流匀化器的纵向截面示意图；
[0042]图6为本专利技术一种多孔光内出粉激光熔覆装置实施例的结构示意图。
[0043]附图标记：1
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，其特征在于：包括喷嘴主体(6)和多孔粉流匀化器(3)；所述喷嘴主体(6)中心沿轴向设置有贯穿上下端的第一粉通道(2)，第一粉通道(2)用于输送粉末，且下端为出粉口；所述喷嘴主体(6)上设置有多个贯穿上下端的第一光通道(1)，用于激光光束通过；多个所述第一光通道(1)以第一粉通道(2)为中心沿周向均匀排布，且多个第一光通道(1)的轴线相交，交点为光束汇聚点(4)，光束汇聚点(4)位于喷嘴主体下方且位于第一粉通道(2)轴线的延长线上，多个第一光通道(1)出光口出射的光束以及第一粉通道(2)的粉束在汇聚点(4)汇聚之前形成光包粉结构；所述多孔粉流匀化器(3)设置在第一粉通道(2)内且位于下端位置，其外壁与第一粉通道(2)的内壁贴合；所述多孔粉流匀化器(3)上沿轴向设置有多个贯穿上下端面的第二粉通道(31)，多个第二粉通道(31)沿多孔粉流匀化器(3)的轴线周向均匀排布，用于出射粉流(5)，多孔粉流匀化器(3)的下端面与喷嘴主体(6)的下端面齐平。2.根据权利要求1所述的一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，其特征在于：所述多孔粉流匀化器(3)的轴向长度为3
‑
15mm，第二粉通道(31)的数量为3
‑
6个，第二粉通道(31)的直径为1
‑
3mm。3.根据权利要求1或2所述的一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，其特征在于：所述光束汇聚点(4)与喷嘴主体(6)下端面的距离为10
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30mm。4.根据权利要求3所述的一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，其特征在于：所述第一粉通道(2)的直径为3
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8mm。5.根据权利要求4所述的一种多孔光内出粉激光熔覆喷嘴，其特征在于：所述第二粉通道(31)的直径为1.3mm，所述第一粉通道(2)的直径为4mm。6.一种多孔光内出粉激光熔覆装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：段开椋，马宝田，邵红敏，
申请(专利权)人：陕西中科中美激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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