CN103334101B - 一种用于激光熔覆的同轴喷头 - Google Patents

一种用于激光熔覆的同轴喷头 Download PDF

Info

Publication number
CN103334101B
CN103334101B CN201210292096.4A CN201210292096A CN103334101B CN 103334101 B CN103334101 B CN 103334101B CN 201210292096 A CN201210292096 A CN 201210292096A CN 103334101 B CN103334101 B CN 103334101B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coaxial nozzle
powder
centre gangway
shower nozzle
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210292096.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103334101A (zh
Inventor
张翀昊
柳岸敏
黄佳欣
黄和芳
张祖洪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Tianzheng industrial development Limited by Share Ltd
Original Assignee
ZHANGJIAGANG HEHAO LASER TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZHANGJIAGANG HEHAO LASER TECHNOLOGY CO LTD filed Critical ZHANGJIAGANG HEHAO LASER TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN201210292096.4A priority Critical patent/CN103334101B/zh
Publication of CN103334101A publication Critical patent/CN103334101A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103334101B publication Critical patent/CN103334101B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种用于激光熔覆的同轴喷头，它具有开设在该喷头中央的上下贯穿喷头的中央通道，中央通道的底部呈漏斗形，在中央通道的壁与喷头的外壁之间开设有多个一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的呈螺旋形的螺旋通道。本发明一种用于激光熔覆的同轴喷头，通过将原有的直线形的粉末通道设计成螺旋形，使粉末喷射出螺旋通道时形成的粉末流与激光束中心轴之间的夹角角度变大，进而缩短了各通道的粉末流汇聚成的粉末流场的最小汇聚点与喷头底端的距离，粉末流场的密度和均匀性也得到了改善，从而改善了激光熔池的张力、熔融比例、熔覆高度等一系列熔覆结果。

Description

一种用于激光熔覆的同轴喷头
技术领域
本发明涉及一种用于激光熔覆的同轴喷头，属于激光熔覆领域。
背景技术
激光熔覆即高能激光表面熔覆，其物理过程为，在高能激光光束的照射下，基材表面被迅速融化，液态的金属形成一个小规模的熔池，在这个熔池中，原本的金属材料与被添加的粉末相互混合，形成一层新的液态金属层，待激光光束经过以后，熔池的温度降低，液态金属迅速冷却，在金属表面形成一层新的固态熔覆层。激光熔覆可极大的改变该关键部位的金属性能，如硬度、耐磨性、耐热性、抗腐蚀性等。
当今工业界在激光熔覆应用上的主要送粉技术为旁轴喷粉，但由于旁轴喷粉属于分体式喷头，需要两个喷头同时协作，非常不利于复杂表面的加工，因此同轴化喷粉成为新的发展方向。近年来，在同轴化喷粉的基础上，保护气体也被加入同轴化设计，产生了粉末喷射、保护气体一体化同轴的技术。如附图1显示了一种喷粉、保护气体一体化同轴的喷头。然而在国际上，由于一体化同轴喷头的设计尚未完善，因此该技术还有很长的一段发展期。
如附图1中的一体化同轴喷头，它具有开设在该喷头的中央的激光通道2、开设在激光通道2周围的多个粉末通道3、开设在粉末通道3外围的保护气体通道4，激光通道2、粉末通道3和保护气体通道4均相对独立，互不连通。激光、粉末、保护气体从各自通道喷射出喷头后汇聚在一起并在待熔覆的加工件表面进行熔覆。现有技术中的粉末通道如附图1中所示均为直通道，绕激光通道2的中心轴均匀分布，由于收到喷头尺寸的限制，采用直通道的粉末通道3倾斜角度有限，因此造成粉末流最小汇聚点到喷头底端的距离较远，且粉末流场密度小、不均匀，从而影响熔覆效果，激光熔池的张力、熔融比例、熔覆高度等一系列熔覆结果都难以得到控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于激光熔覆的及冷却功能一体化的同轴喷头。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于激光熔覆的同轴喷头，它具有开设在该喷头中央的上下贯穿喷头的中央通道，中央通道的底部呈漏斗形，在中央通道的壁与喷头的外壁之间开设有多个一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的呈螺旋形的螺旋通道。
优选地，多个螺旋通道绕中央通道的中心轴均匀分布。
更优地，螺旋通道的旋转角位移为170°～280°。
更优地，螺旋通道的粉末入口处的尺寸大于粉末出口处的尺寸。
进一步地，喷头上开设有与中央通道相连通的保护气体入口，且多个保护气体入口位于保护镜片的下方，激光通过保护镜片进入喷头的中央通道，高压保护气体通过保护气体入口进入中央通道，并在中央通道内形成自上而下的流动风从中央通道喷射出，并与从螺旋通道喷射出的粉末混合，到达待熔覆的加工件基材表面。
更进一步地，多个保护气体入口绕中央通道的中心轴均匀分布。
更进一步地，保护气体入口与中央通道相连接处在竖直方向上距离喷头底端大于等于5cm。
本发明一种用于激光熔覆的同轴喷头，通过将原有的直线形的粉末通道设计成螺旋形，使粉末喷射出螺旋通道时形成的粉末流与激光束中心轴之间的夹角角度变大，进而缩短了各通道的粉末流汇聚成的粉末流场的最小汇聚点与喷头底端的距离，粉末流场的密度和均匀性也得到了改善，从而改善了激光熔池的张力、熔融比例、熔覆高度等一系列熔覆结果。
附图说明
附图1为现有技术中的喷头的剖面结构示意图；
附图2为本发明一种用于激光熔覆的同轴喷头的剖面结构示意图。
图中标号为：
1、喷头；2、激光通道；3、粉末通道；4、保护气体通道；5、保护气体入口；6、激光束；7、加工件基材；8、熔覆层；9、保护镜片；10、第一腔；11、第二腔；12、聚焦镜片；13、激光头；14、螺旋通道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
从附图2的结构示意图可以看出，本发明提供了一种用于激光熔覆的同轴喷头，它具有开设在该喷头1中央的上下贯穿喷头1的中央通道，中央通道的底部呈漏斗形，在中央通道的壁与喷头1的外壁之间开设有多个一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头1底面的螺旋通道14，螺旋通道14呈螺旋形。
中央通道包括位于第一腔10和位于第一腔10下方并与第一腔10相连通的第二腔11，中央通道的第一腔10与第二腔11的轴心线相重合，第一腔10的为圆柱形或漏斗形，且第一腔10的底端口径小于等于第二腔11的顶端口径。第二腔11呈漏斗形，一方面防止粉末从第二腔11底端口进入中央通道，另一方面缩小保护气体喷出时的喷射范围。
保护气体入口5的一端与保护气体填充装置相连接，另一端与中央通道相连通。保护气体入口5的数量优选为3或4个，保护气体入口5位于保护镜片9的下方，以防止粉末污染保护镜片9。多个保护气体入口5绕第一腔10的中心轴均匀分布，以使保护气体在中央通道内形成风向稳定的流动风。
保护气体入口5与中央通道相连接处在竖直方向上距离喷头1底端大于等于5cm，以保证保护气体从中央通道喷出前在其内形成风向稳定的流动风，进而确保粉末不被冲进中央通道，同时也可保证保护气体从中央通道喷射出后与粉末充分混合。本实施例中的保护气体入口5与中央通道的第一腔10相连通，如能保证上述的5cm的距离，保护气体入口5也可开设在于第二腔11相连通。
螺旋通道14优选为3或4条，并绕中央通道的中心轴均匀分布，附图2中只画出一条以示说明。
螺旋通道14的旋转角位移为170°～280°,角位移大小取决于螺旋通道14的粉末入口至喷头低端的垂直长度，角位移过大会造成粉末在通道内流动不畅，甚至造成堵塞，而角位移过小则对现有技术改善效果不明显。
螺旋通道14的粉末入口处的尺寸大于粉末出口处的尺寸，以增加粉末喷射出喷头时的压力。
激光头13发出激光束6，激光束6经过聚焦镜片12和保护镜片9进入中央通道的第一腔10，高压保护气体从保护气体入口5中央通道，并在中央通道内形成自上而下的流动风从中央通道喷射出，粉末从各螺旋通道14中喷射出形成粉末流，各粉末流与保护气体汇聚混合形成粉末流场，到达待熔覆的加工件基材表面。
通过将原有的直线形的粉末通道设计成螺旋形，使粉末喷射出螺旋通道14时形成的粉末流与激光束6中心轴之间的夹角角度变大，进而缩短了粉末流场的最小汇聚点与喷头底端的距离，粉末流场的密度和均匀性也得到了改善，从而改善了激光熔池的张力、熔融比例、熔覆高度等一系列熔覆结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于激光熔覆的同轴喷头，其特征在于：它具有开设在该喷头（1）中央的上下贯穿喷头（1）的中央通道，所述的中央通道的底部呈漏斗形，在中央通道的壁与喷头（1）的外壁之间开设有多个一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头（1）底面的呈螺旋形的螺旋通道（14），所述的螺旋通道（14）的旋转角位移为170°～280°。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光熔覆的同轴喷头，其特征在于：所述的多个螺旋通道（14）绕所述中央通道的中心轴均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种用于激光熔覆的同轴喷头，其特征在于：所述螺旋通道（14）的粉末入口处的尺寸大于粉末出口处的尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种用于激光熔覆的同轴喷头，其特征在于：所述喷头（1）上开设有与所述中央通道相连通的多个保护气体入口（5），且所述的多个保护气体入口（5）位于保护镜片（9）的下方。
5.根据权利要求4所述的一种用于激光熔覆的同轴喷头，其特征在于：所述的多个保护气体入口（5）绕所述中央通道的中心轴均匀分布。
6.根据权利要求4所述的一种用于激光熔覆的同轴喷头，其特征在于：所述的保护气体入口（5）与中央通道相连接处在竖直方向上距离喷头（1）底端大于等于5cm。
CN201210292096.4A 2012-08-16 2012-08-16 一种用于激光熔覆的同轴喷头 Active CN103334101B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210292096.4A CN103334101B (zh) 2012-08-16 2012-08-16 一种用于激光熔覆的同轴喷头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210292096.4A CN103334101B (zh) 2012-08-16 2012-08-16 一种用于激光熔覆的同轴喷头

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103334101A CN103334101A (zh) 2013-10-02
CN103334101B true CN103334101B (zh) 2015-05-20

Family

ID=49242293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210292096.4A Active CN103334101B (zh) 2012-08-16 2012-08-16 一种用于激光熔覆的同轴喷头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103334101B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101609214B1 (ko) * 2014-08-25 2016-04-20 한국원자력연구원 3d 레이저 프린팅용 파우더 공급노즐
CN109392875B (zh) * 2018-12-04 2024-02-23 广西科技大学 一种移动载体上的可调式农药喷洒装置
CN110948862A (zh) * 2019-12-17 2020-04-03 汕头大学 一种可自动在线修复的3d打印同轴多孔喷头

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1255411A (zh) * 2000-01-07 2000-06-07 清华大学 垂直装卸的分体式激光熔覆同轴送粉喷嘴
CN1319459A (zh) * 2001-03-30 2001-10-31 清华大学 可调宽带双向对称送粉激光熔覆喷嘴
CN2707772Y (zh) * 2004-06-15 2005-07-06 华南理工大学 环式同轴激光熔覆喷嘴

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD151019A3 (de) * 1980-09-02 1981-09-30 Manfred Schingnitz Kohlenstaubbrenner
JPH11245077A (ja) * 1998-03-04 1999-09-14 Isuzu Motors Ltd レーザ加工ヘッド

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1255411A (zh) * 2000-01-07 2000-06-07 清华大学 垂直装卸的分体式激光熔覆同轴送粉喷嘴
CN1319459A (zh) * 2001-03-30 2001-10-31 清华大学 可调宽带双向对称送粉激光熔覆喷嘴
CN2707772Y (zh) * 2004-06-15 2005-07-06 华南理工大学 环式同轴激光熔覆喷嘴

Also Published As

Publication number Publication date
CN103334101A (zh) 2013-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103046045A (zh) 用于激光熔覆的双保护气体螺旋形气粉通道预混合式喷头
CN102828177B (zh) 用于激光熔覆的一体化同轴喷头
CN102851665B (zh) 用于激光熔覆的喷头
CN102828178B (zh) 用于激光熔覆的同轴喷头
KR101517318B1 (ko) 액시얼 피드형 플라즈마 용사장치
CN103334101B (zh) 一种用于激光熔覆的同轴喷头
CN203999815U (zh) 激光熔覆送粉喷嘴
WO2018042684A1 (ja) 銀粉末製造方法及び銀粉末製造装置
CN212217096U (zh) 制备超细低氧近球形金属粉末的喷盘装置
JP2010090421A (ja) 金属粉末製造装置
CN203049038U (zh) 用于激光熔覆的双保护气体螺旋气粉通道喷头
CN102828179A (zh) 用于激光熔覆的内冷喷头
CN202786429U (zh) 用于激光熔覆的一体化同轴喷头
CN203049037U (zh) 用于激光熔覆的双保护气体螺旋形气粉通道预混合式喷头
KR101536454B1 (ko) 분말 제조 장치 및 분말 형성 방법
CN103046046A (zh) 用于激光熔覆的双保护气体螺旋气粉通道喷头
JP6321407B2 (ja) 成膜装置
CN202786432U (zh) 一种用于激光熔覆的同轴喷头
CN203112928U (zh) 用于激光熔覆的螺旋形气粉通道预混合式喷头
CN202808942U (zh) 用于激光熔覆的喷头
CN202786430U (zh) 用于激光熔覆的同轴喷头
CN103215587A (zh) 用于激光熔覆的螺旋形气粉通道预混合式喷头
CN206635417U (zh) 一种激光熔覆喷头
JP2015000997A (ja) 軟質磁性金属粉末製造装置
CN203625467U (zh) 一种中空激光光内同轴送粉装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160602

Address after: Wujin District of Jiangsu city in Changzhou province 213164 Chang Wu Road No. 801, Changzhou science and Technology City Tianhong building A block 8 Building

Patentee after: Changzhou Tengen Industry Development Co., Ltd.

Address before: 215636, Jiangsu, Suzhou province Zhangjiagang Daxin Town sea dam road

Patentee before: Zhangjiagang Hehao Laser Technology Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Wujin District of Jiangsu city in Changzhou province 213164 Chang Wu Road No. 801, Changzhou science and Technology City Tianhong building A block 8 Building

Patentee after: Changzhou Tianzheng industrial development Limited by Share Ltd

Address before: Wujin District of Jiangsu city in Changzhou province 213164 Chang Wu Road No. 801, Changzhou science and Technology City Tianhong building A block 8 Building

Patentee before: Changzhou Tengen Industry Development Co., Ltd.