CN103205748B - 一种激光加工用均匀送粉的宽带喷嘴 - Google Patents

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本发明公开了一种激光加工用均匀送粉的宽带喷嘴，包括矩形喷嘴和环形粉末腔，矩形喷嘴上设有矩形送粉通道和保护气通道，矩形送粉通道的一端为出粉口，保护气通道在出粉口外围并且两者平行设置，矩形送粉通道的另一端为送粉气体通道，该送粉气体通道包括一过渡通道和一圆形通道，过渡通道实现圆形通道到矩形送粉通道的光滑均匀过渡；矩形喷嘴安装固定在环形粉末腔内，矩形喷嘴的出粉口端和圆形通道端伸出环形粉末腔，环形粉末腔内放置粉末并设有气体通道，矩形喷嘴在矩形送粉通道的侧面设有入粉口。本发明喷嘴可以大幅度消除矩形喷嘴送粉出现中间多两边少的现象，使粉末能够均匀充满整个矩形的出粉口，实现均匀送粉。

Description

一种激光加工用均匀送粉的宽带喷嘴
技术领域
本发明涉及一种激光加工用喷嘴，特别是一种用于激光加工过程中需均匀输送宽带粉末的喷嘴。
背景技术
激光加工是一种先进的再制造技术，集光、机、电技术与一体。由于它具有非接触加工、可加工高硬度、高熔点材料、加工效率高、热变形小、方便实行数控加工、加工精度高、可控性好、污染少等优点，目前已经广泛应用于汽车、冶金、航空航天、机械、纺织、化工、微电子工业、艺术品制造业、日常生活用品和工艺用品制造等众多领域。
激光加工按送粉的方式可以分为预置式和同步式激光熔覆。而预置式激光加工的涂层存在着涂层表面不平整、容易产生裂纹、气孔及稀释率低等缺点，因此同步送粉法是现在较为先进和应用较广的一种方法。激光送粉喷嘴的结构决定了涂层的性能优劣，目前的送粉喷嘴无论是同轴送粉的和侧向送粉的大多是圆形的喷嘴，圆形喷嘴结构简单加工方便，利用圆形光斑的激光器却不适用进行大面积的激光加工。而矩形光斑的激光器可进行大面积加工，适用于大型零件的修复再制造工艺。但是目前有的矩形喷嘴结构相当复杂，且很难保证粉末的均匀性以及与光束截面的匹配，调整过程比较复杂，加工成本也比较高。
在中国专利CN2838760Y中提出了一种激光宽带熔覆用送粉喷嘴，其结构主要包括了料斗、送粉管、出粉嘴，出粉嘴上有保护气通道和水冷套。该喷嘴结构简单，装卸方便，加工成本低，但是该喷嘴较难实现送粉均匀。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种激光加工用均匀送粉的宽带喷嘴，该喷嘴可以大幅度消除矩形喷嘴送粉出现中间多两边少的现象，使粉末能够均匀充满整个矩形的出粉口，实现均匀送粉。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种激光加工用均匀送粉的宽带喷嘴，包括矩形喷嘴和环形粉末腔，矩形喷嘴上设有矩形送粉通道和保护气通道，矩形送粉通道的一端为出粉口，保护气通道在出粉口外围并且两者平行设置，矩形送粉通道的另一端为送粉气体通道，该送粉气体通道包括一过渡通道和一圆形通道，过渡通道实现圆形通道到矩形送粉通道的光滑均匀过渡；矩形喷嘴安装固定在环形粉末腔内，矩形喷嘴的出粉口端和圆形通道端伸出环形粉末腔，环形粉末腔内放置粉末并设有气体通道，矩形喷嘴在矩形送粉通道的侧面设有入粉口，环形粉末腔内的粉末通过入粉口进入矩形送粉通道；其中，所述出粉口、入粉口和矩形送粉通道具有相匹配的横截面形状。
作为优选，所述环形粉末腔具有上路气体通道和下路气体通道，并且在腔内设有一筛网，下路气体通道经由筛网后连通至环形粉末腔内。进一步保证送粉连续均匀。
作为优选，所述入粉口沿弧线延伸至水平的矩形送粉通道。这样利于粉末流入。
本发明由于采用了以上的技术方案，可以大幅度消除矩形喷嘴送粉出现中间多两边少的现象，使粉末能够均匀充满整个矩形的出粉口，实现均匀送粉。送出的金属粉末连续性好、均匀性好、挺度好、与激光矩形光斑匹配性好，经激光照射后在金属表面可得到较大宽度和厚度的涂层，大大提高了激光加工的效率和涂层的性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2为图1中A-A向剖视图；
图3为矩形喷嘴的结构示意图；
图4为图3左视图；
图5为图3B-B向剖视图；
图6为图3C-C向剖视图。
其中，1－圆形通道，2－过渡通道，3－上路气体通道，4－矩形喷嘴，5－环形粉末腔，6－保护气入口，7－矩形送粉通道，8－保护气通道，9－出粉口，10－入粉口，11－下路气体通道，12－粉末，13－筛网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
实施例1：
如图1所示的一种激光加工用均匀送粉的宽带喷嘴，包括矩形喷嘴4和环形粉末腔5，矩形喷嘴4上设有矩形送粉通道7和保护气通道8，矩形送粉通道7的一端为出粉口9，保护气通道8在出粉口9外围并且两者平行设置，矩形送粉通道7的另一端为送粉气体通道，该送粉气体通道包括一过渡通道2和一圆形通道1，过渡通道2实现圆形通道1到矩形送粉通道7的光滑均匀过渡；矩形喷嘴4固定安装在环形粉末腔5内，矩形喷嘴4的出粉口9端和圆形通道1端伸出环形粉末腔5，环形粉末腔5内放置粉末12并设有气体通道，矩形喷嘴4在矩形送粉通道7的侧面设有入粉口10，环形粉末腔5内的粉末12通过入粉口10进入矩形送粉通道7；其中，所述出粉口9、入粉口10和矩形送粉通道7具有相匹配的横截面形状。所述环形粉末腔5具有上路气体通道3和下路气体通道11，并且在腔内设有一筛网13，下路气体通道11经由筛网13后连通至环形粉末腔5内。所述入粉口10沿圆弧延伸至水平的矩形送粉通道7。
本实施例中，矩形喷嘴4中先由圆形通道1到漏斗形的过渡通道2，最终汇聚形成一段水平的与激光光斑长度和宽度相匹配的矩形送粉通道7。保护气通道8在出粉口9外围，两者是平行关系。矩形喷嘴4的侧面开有一与出粉口长度和宽度一样的入粉口10，且入粉口10与水平的矩形送粉通道7连通，入粉口10与矩形送粉通道7连通处具有一定的弧度，最优的弧度为5-10°，利于粉末12流入。环形粉末腔5可与矩形喷嘴4密闭配合。且该环形粉末腔有两个气体通道3和11，在腔内有一致密的圆形筛网13。
激光加工前将矩形喷嘴4安装在环形粉末腔5中，粉末腔尺寸大于喷嘴的尺寸，因此喷嘴安装在粉末腔内时四周留有空间。粉末腔内有一致密的筛网13，目数比筛网大的粉末不会透过筛网。然后将粉末装入环形粉末腔5内，激光加工时从圆形气体通道1中通入送粉气，送粉气由圆形通道1流经过渡通道2，最后进入与激光矩形光斑相匹配的矩形送粉通道7中，其中过渡通道2为漏斗形，利于气体汇聚进入粉末通道7。粉末腔气体通道3和11中通入气压略高于送粉气的气体，下路气体通过筛网13将粉末12压入入粉口10中，入粉口10具有一定的圆角半径，R范围在5-10mm，利于粉末顺利流入，经送粉气携带喷出出粉口9。入粉口的宽度与出粉口长度与宽度相同，利于粉末能够均匀充满整个出粉口9，与此同时上路气体将上部的粉末往下压，实现连续送粉。保护气从保护气入口6入到保护气通道8，经保护气通道送出，保护激光加工区域不被氧化。本发明喷嘴送出的金属粉末连续性好、均匀性好、挺度好、与激光矩形光斑匹配性好，经激光照射后在金属表面可得到较大宽度和厚度的涂层，大大提高了激光加工的效率和涂层的性能。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种激光加工用均匀送粉的宽带喷嘴，其特征在于，包括矩形喷嘴(4)和环形粉末腔(5)，矩形喷嘴(4)上设有矩形送粉通道(7)和保护气通道(8)，矩形送粉通道(7)的一端为出粉口(9)，保护气通道(8)在出粉口(9)外围并且两者平行设置，矩形送粉通道(7)的另一端为送粉气体通道，该送粉气体通道包括一过渡通道(2)和一圆形通道(1)，过渡通道(2)实现圆形通道(1)到矩形送粉通道(7)的光滑均匀过渡；矩形喷嘴(4)安装固定在环形粉末腔(5)内，矩形喷嘴(4)的出粉口(9)端和圆形通道(1)端伸出环形粉末腔(5)，环形粉末腔(5)内放置粉末(12)并设有气体通道，矩形喷嘴(4)在矩形送粉通道(7)的侧面设有入粉口(10)，环形粉末腔(5)内的粉末(12)通过入粉口(10)进入矩形送粉通道(7)；其中，所述出粉口(9)、入粉口(10)和矩形送粉通道(7)具有相匹配的横截面形状；所述环形粉末腔(5)具有上路气体通道(3)和下路气体通道(11)，并且在腔内设有一筛网(13)，下路气体通道(11)经由筛网(13)后连通至环形粉末腔(5)内；所述入粉口(10)沿弧线延伸至水平的矩形送粉通道(7)；激光加工时，将粉末装入环形粉末腔(5)内，从圆形通道(1)中通入送粉气，送粉气由圆形通道(1)流经过渡通道(2)，最后进入与激光矩形光斑相匹配的矩形送粉通道(7)中，其中过渡通道(2)为漏斗形；所述环形粉末腔(5)的上路气体通道(3)和下路气体通道(11)分别通入气压略高于送粉气的上路气体和下路气体，下路气体通过筛网(13)将粉末(12)压入入粉口(10)中，入粉口(10)具有一定的圆角半径R，R范围在5-10mm，经入粉口(10)进入矩形送粉通道(7)的粉末(12)由送粉气携带喷出出粉口(9)；与此同时上路气体将环形粉末腔(5)中上部的粉末(12)往下压，实现连续送粉。
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