同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构，其包括输气孔、输丝管、输粉管、输丝导向套、粉末导向套、保护气套、粉末分离腔、粉末汇聚腔以及气体汇聚腔，所述输丝导向套设有大直径段，所述大直径段沿圆周均匀分布有六个粉末输送孔，粉末经过粉末输送孔均匀由粉末汇聚腔转移到粉末分离腔内，所述粉末导向套的外围设有八个半圆槽，所述半圆槽与保护气套配合后形成半圆吹孔，保护气经过半圆吹孔均匀吹出。本实用新型专利技术可实现同时同轴送粉和送丝，且丝被粉束均匀包裹，粉、丝以及保护气由喷嘴输出后能够高度同轴，精确耦合，并通过设置六个粉末输送孔使得输丝导向套与粉末导向套同轴，通过设置八个半圆槽对输出的粉末进行保护矫直。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光加工应用领域，尤其涉及一种同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构。
技术介绍
激光熔覆是通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度激光束辐照加热，使熔覆材料和基材表面薄层发生熔化，并快速凝固，从而在基材表面形成冶金结合的熔覆层。 同步送料技术是指将金属材料准确、均勻、稳定地投入成形面上按预定轨迹作动态扫描运动的激光光斑内，使被熔材料和高能激光束精确耦合，它是保证成形质量的关键技术。目前针对激光熔覆的送料方式研究较多的是同轴送粉激光熔覆技术和同步送丝激光熔覆技术， 用于激光熔覆送料的喷嘴也主要针对这两种工艺方法设计的。现有技术中的送粉激光熔覆装置仍未实现粉束与激光真正意义上的同轴，各送粉管的轴线仍然相对光束倾斜，存在扫描方向性，且粉束之间相互碰撞，汇聚后粉斑尺寸较大，沿轴线的粉末密度变化大，激光束与粉末耦合效应不高，热作用效率低，粉末利用率低 (一般低于30% )，成形件表面质量差。现有技术中的送丝激光熔覆方面，目前研究较多的是丝材从激光束外围侧向送进，这在进行一维熔覆时，只需将各个加工参数调整到较佳就可以得到较好的熔道。但在激光熔覆直接制造过程中，需要进行二维或三维扫描，其扫描方向性的影响就凸显出来，熔道质量和形貌都是各向异性的。送丝喷嘴与激光头是相对独立的，二者的联动效果差，造成激光束焦点、金属丝材以及熔覆加工面三者之间对中困难，耦合效果较差；并且，丝材对激光的反射率高于粉末，熔覆时需要输入较高的功率。相关的现有技术可参阅于2010年6月16日公开的中国大陆专利技术专利申请第 CN101733550A号，该专利揭示了一种送丝送粉复合激光熔覆成形方法及装置，其结构原理为一圆筒内设有圆锥反射镜及圆环形聚焦反射镜，射入圆筒的圆形激光束先经过圆锥镜的扩束，再经过圆环镜的聚焦，获得圆环锥形聚焦光束。而在锥镜的下方有一较大的中空无光区，粉管和焊丝以及保护气管从侧面进入，并在此经调解机构后垂直向下输送，与外围汇聚的激光束在基体表面耦合，从而形成熔池，实现光内同轴送粉送丝复合激光熔覆。但是该结构中只是将粉、丝和保护气简单的耦合，结构上不能保证三者由喷嘴输出后的位置精度和同轴度，从而降低了熔覆层的质量。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良结构的同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构，以克服上述缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构，该同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构克服了现有喷嘴的不足，改进后的喷嘴可实现同时同轴送粉和送丝，且丝被粉束均勻包裹，粉、丝以及保护气由喷嘴输出后能够高度同轴，精确耦合。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案一种同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构，包括位于上端的连接头、输丝导向套、 粉末导向套、保护气套、粉末分离腔、粉末汇聚腔以及气体汇聚腔，所述连接头内部依次连接有输气孔、输丝管以及输粉管，所述输气孔与保护气套连接，所述输丝管与输丝导向套连接，所述输粉管与粉末导向套连接，所述输丝导向套的中部设有一个大直径段，所述大直径段与粉末导向套的内壁同轴配合，所述大直径段沿圆周均勻分布有若干粉末输送孔，所述粉末输送孔连接粉末分离腔和粉末汇聚腔，粉末经过粉末输送孔均勻由粉末汇聚腔转移到粉末分离腔内，所述粉末导向套的外围设有若干半圆槽，所述若干半圆槽与保护气套配合后形成若干半圆吹孔，保护气经过半圆吹孔均勻吹出。优选的，在上述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中，所述大直径段与粉末导向套之间形成环形间隙。优选的，在上述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中，所述连接头的上端为大直径的圆形台阶，所述圆形台阶安装在一个激光熔覆光头内的调节机构上。优选的，在上述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中，所述输丝导向套上端与连接头下端的输丝管螺纹连接。优选的，在上述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中，所述粉末导向套的上端与连接头的下端密封连接。优选的，在上述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中，所述保护气套的上部内侧与连接头的下部外侧螺纹密封连接。优选的，在上述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中，所述输丝导向套和粉末导向套之间形成粉末流动腔体，所述粉末导向套与保护气套之间形成气体流动腔体。优选的，在上述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中，所述输丝导向套的内部开设有矫直并垂直输出丝材的细孔。从上述技术方案可以看出，本技术实施例同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构可实现同时同轴送粉和送丝，且丝被粉束均勻包裹，粉、丝以及保护气由喷嘴输出后能够高度同轴，精确耦合，并通过设置六个粉末输送孔，使得所述输丝导向套大径外表面与粉末导向套内壁精密配合，保证两者端部同轴，通过设置八个半圆槽对输出的粉末进行保护矫直。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本技术的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构的剖视图；图2为本技术同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中输丝导向套的剖视图；图3为图2中输丝导向套的俯视图；图4为本技术同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构中粉末导向套的剖视图；图5为图4中粉末导向套的俯视图。1、连接头11、输气孔12、输丝管13、输粉管2、输丝导向套21、大直径段 22、粉末输送孔3、粉末导向套31、半圆槽4、保护气套5、粉末分离腔6、粉末输送孔7、粉末汇聚腔8、气体汇聚腔具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术公开了一种同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构，该同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构克服了现有喷嘴的不足，改进后的喷嘴可实现同时同轴送粉和送丝， 且丝被粉束均勻包裹，粉、丝以及保护气由喷嘴输出后能够高度同轴，精确耦合。请参阅图1至图5所示，所述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构主要包括位于上端的连接头1、输丝导向套2、粉末导向套3以及保护气套4四个组成部件。所述同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构还包括粉末分离腔5、粉末输送孔6、粉末汇聚腔6以及气体汇聚腔7。请继续参阅图1所示，所述连接头1为同轴粉丝复合送料激光熔覆喷嘴结构的主要基体部件，其上端为大直径的圆形台阶，可以安装在一个激光熔覆光头内的调节机构上， 使喷嘴可以进行二维位置的移动，从而使粉末和丝材能够和激光精确的汇聚。所述连接头 1内部开有三个保护气管，从左至右依次为输气孔11、输丝管12和输粉管13。所述输气孔 11与保护气套4连接。所述输丝管12与输丝导向套2连接。所述输粉管13与粉末导向套3连接。所述连接头1的下端从内至外依次与所述输丝导向套2螺纹连接，与所述粉末导向套3密封连接，与所述保护气套4螺纹连接，如此设置，使得所述输丝导向套2和所述粉末导向套3之间形成粉末流动腔体，使所述粉末导向套3与所述保护气套4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，石世宏，傅戈雁，徐爱琴，李洪远，孙后顺，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：实用新型
国别省市：