激光粉末金属涂层装置，它包括前部单元和通过前部单元的后部开口伸入上述前部单元的后部单元；上述后部单元具有从其前部延伸到其后部挑束通道，上述前部单元具有与上述光束通道对准的前部开口，由此通过上述光束通道向前部投射的光束被引导，使其穿过上述前部开口射出并撞击在金属工件上，从而加热和溶化工件的局部表面部分并形成液化金属的浅的熔化部分；上述装置还包括可连接到金属涂层粉供应源的环形通道，上述通道可被有效地定位并成形，从而使金属粉向前移动通过上述通道，从上述前部开口喷出并进入上述浅的熔化部分；上述部分单元包括在其前端的喷头，上述喷头包括前端和从上述前端的外部和后部逐渐变细的圆锥形侧壁，上述前部开口位于上述前端；上述前部单元还包括在上述圆锥形侧壁上的许多细的大体轴向延伸的气体通道，每个上述气体通道的上述前端部具有出射端部，上述出射端部围绕上述前部开口配置成阵列；上述气体通道从上述前端向后延伸，以便有效地连接到惰性气体源，该气体将向前流过上述气体通道，流过的量是可有效冷却上述喷头。２．如权利要求１所述的激光粉末金属涂层装置，在该装置中，可以有效地配置上述出口端部，使得从该端部射出的气体形成环形气帘，该气帘屏蔽上述熔化部分的液态金属，使其不受氧化，并使上述粉末在喷射出上述前部开口时不能径向分散。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
技术介绍
本专利技术涉及利用激光能量和粉末金属来修正金属制品表面缺陷的喷头装置，尤其是涉及这样一种装置，即美国专利No.4 724 299中公开装置的改进，专利No.4 724 299于1988年2月9日授给海墨克，其标题为“激光喷雾嘴及方法”。美国专利No.4 724 299公开的装置是一种焊炬喷嘴，它将金属粉末喷在工件表面上的由激光束产生的浅的熔化金属部分上。通常激光束位于焊炬内，并被聚焦而接触在工件表面上或靠近该表面的金属粉。工件表面很靠近喷雾喷嘴的出口，因此，喷嘴承受到从激光熔化工件区域辐射的大量热量。这种辐射能加热喷雾喷嘴到必须频繁更换它的程度，而且还必须经常维修，因为从工件表面溅射的熔化材料容易粘在喷头出口上或部分堵住它。另外，按照美国专利No.4 724 299说明作的喷雾喷嘴易于使体积过大，因而妨碍在受限制工作位置形成涂层时的应用。再有，虽然随同粉末金属一齐流过激光射出的同一出口的惰性气体可以提供氧化屏蔽，但是这种屏蔽不足以稳定地保证所形成的焊缝式修补部分的整齐纯净(即无氧化和/或其它污物)。如图15示出的先有技术企图利用惰性冷却气流来避免上述熔接氧化和频繁修理喷头的问题，该冷却气流沿喷头的外表面喷出，喷向待修理的表面。具体是，使光源21产生的激光束向下通过聚光透镜22、在后部单元211的纵向通道219前部的出口256和前部单元215前部的出口223，聚焦在工件的上表面24上，产生浅的熔化金属部分26。同时，由惰性气体流载带的金属粉末向下流入在后部单元211外侧和前部单元215内侧之间的圆锥形通道235，并通过出口223，喷入熔化部分26。喷头装置200的前部分承受到由表面24辐射的很高的温度。为了冷却装置200，使水或其它冷却流体在前部单元215的内、外杯形件216和217之间形成的冷却套240中循环。由于使大量惰性气体流入由环形套219构成的集气管275而获得增大的冷却效果和屏蔽效果，该环形套围绕前部单元215，并位于工作表面后面相当远的距离。该惰性冷却气体通过构成集气管275的环形套219的屏蔽下表面220流出集气管275，然后沿前部单元215的外侧流动，最后冲击在表面24上。虽然流出集气管275的惰性气体流提供了增大的冷却作用并增大了使熔化部分26的金属不受氧化的屏蔽作用，但环形套219的构造产生了它自身的问题。即环形套219使装置200的头部太大而不能装入受限制的区域。另外，由屏蔽表面220形成的大水平面积与很陡的倾斜表面相比吸收了更多的辐射热量，很陡的倾斜表面易于从热辐射源反射走更多的辐射热。其次，因为环形套219的出口屏220与喷嘴218前部的出口123相距相当大距离，所以从集气管140出来的惰性冷却气体对喷头218仅有有限的冷却作用，对于防止在修正位置或熔接位置(熔化部分26)产生的氧化仅有有限作用，对于将溅射颗粒推回到溅出它们的熔化金属部分26也仅有有限的作用。专利技术概要为了克服用于将金属粉末送到浅的熔化金属部分的喷雾喷嘴的先有技术的结构特有的上述问题，本专利技术提出一种具有细长形状喷嘴的结构，使得该结构可以在受限制的区域使用。该结构包括一个容易取下和替换的圆锥形喷头，该喷头用铜制作，并具有惰性气体流过，从而可以冷却喷头和屏蔽熔接区的通道。即这些通道的出射口位于喷头的表面上，该喷头也具有从装置中射出金属粉和激光束的开口。该喷头使冷却气体的出射口定位于最靠近热辐射工件的位置。这些出射口构成圆形排列，围绕输出开口，当金属粉末从输出开口射出时惰性气体以这种方式形成围绕金属粉末的气帘，从而可以屏蔽熔接区域和防止粉末侧向溅射。同时，该惰性气体可以将溅射金属推离喷头的出口，将其推回到由激光束形成的熔化金属部分。附图示出本专利技术的三个实施例。所有三个实施例均包括容易替换的铜喷头，该喷头由相当大量的惰性气体冷却。在其中的两个实施例(图1～8A，图9～13)中，装置的部分由水和其它流体冷却，这些流体流过装置的配置在可拆卸喷头后部的主要部分内部的水套。冷却可拆卸喷头的惰性气体通过许多穿过水套的管子输送。在这两个实施例中的一个，气体管子在位于水套后部的相当大的环形集气管和位于水套前部的相当小的环形集气管之间延伸，而且气体通道穿过可拆卸喷头并从小集气管向前延伸。在该实施例中，气体通道是从可拆卸喷头薄侧壁的前、后部的轴向孔，它平行于该侧壁的表面并位于该侧壁的表面之间。在这些水冷实施例的另一个中，气体通道包括薄侧壁外表面上的轴向槽，而这些槽的侧面由一个圆锥形止动器封闭，该止动器将喷头可拆卸固定在其操作位置上。在第三实施例(图14)中，不用液体冷却。其中，利用惰性气体来冷却可拆卸的喷头以及冷却位于喷头后部的装置的其它部分。该其它部分具有截头锥形气套，冷却气体在进入可拆卸喷头中的气体通道之前通过该气套从其大的基部流到其小的基部。因此，本专利技术的主要目的是提供改进的激光粉末喷头装置，该装置可以利用粉末金属来把涂层施加金属工件的选定的区域。本专利技术的另一个目的是提供可在受限制区域使用的这种类型的装置。本专利技术的再一个目的是提供这种类型的装置，该装置被加工成可限制喷头的受热具有冷却该喷头的有效装置。本专利技术的又一个目的是提供这种类型的装置，该装置可使惰性气体有效屏蔽熔接区域。本专利技术的又一个目的是提供这种类型的装置，该装置包括可容易拆卸和替换的相当廉价的喷头。本专利技术的又一个目的是提供这种类型的装置，该装置的结构使得惰性气体可以限制通过装置开口射出该装置的金属粉末，并可将溅射的熔化金属推回到工件。附图的简要说明在阅读下面的附图说明以后将更容易理解本专利技术的这些目的和其它目的，这些附图中图1是按本专利技术说明制造的激光粉末金属涂层装置第一实施例的轴向或纵向截面图，包括由惰性屏蔽气体冷却的装置部分和由液体冷却的另一部分，此截面图是沿图7中箭头1-1所示的线1-1截取而形成的；图2是图1所示装置前部单元的可拆卸喷头的放大侧视图；图3是图2所示可拆卸喷头的前视或底视图；图4是图2所示可拆卸喷头的后视或顶视图；图5是卸去其喷头的前部单元的侧视图6是图5所示前部单元部件的前视或底视图；图7是图5所示前部单元部件的后视或顶视图；图8是卸去喷头的前部单元的放大横截面图，是沿图1箭头8-8所示的线8-8截取的截面图；图8A是图8中圈出部分8A的放大图；图9是本专利技术特别细长的第二实施例的纵向截面图，该实施例利用了冷却流体，此截面图是沿图11的箭头9-9所示的线9-9截取的截面图；图10是沿图11的箭头10-10所示的线10-10截取的第二实施例的纵向截面图；图11是装圆盘盖之前第二实施例主要部分的前视图；图12是和主体前部的局部部分一起的可拆卸喷头的放大轴向截面图；图13是图12喷头的前视图；图14是类似于图1的纵向截面图，示出本专利技术的第三实施例，该实施例仅作惰性屏蔽气体冷却；图15是激光粉末金属涂层装置先有技术结构的纵向截面图，在该装置中应用气体分配器引入惰性屏蔽气体，该分配器在该装置的外侧并围绕该装置，位于用来熔接的激光束和金属粒子出射口的后部。专利技术的详细说明现在参考附图，具体参考图1至图8，其中，总地用编号10表示的激光粉末金属涂层装置的冷却用惰性屏蔽气体和另一种流体来实现，另一种流体一般是水或其它合适的液体或气体。装置10包括由三个本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：A邦吉奥诺，
申请(专利权)人：铬合金气体涡轮公司，
类型：发明
国别省市：
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