CN108330482B - 一种实现激光熔覆和冷喷同步复合成形的喷嘴 - Google Patents
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Abstract
一种实现激光熔覆和冷喷同步复合成形的喷嘴，包括激光熔覆喷嘴，激光熔覆喷嘴的进料端设有送粉口、中路保护气体入口和冷却气体入口，激光熔覆喷嘴的出料端外侧通过螺纹连接有熔池保护罩，熔池保护罩表面缠绕有冷却管道，熔池保护罩上通过紧固螺栓连接有冷喷变角度随动装置，冷喷变角度随动装置上通过冷喷喷嘴紧固螺母连接有冷喷喷嘴；喷嘴冷却气体分别经过激光熔覆喷嘴、冷却管道，最后作为冷喷喷嘴的冷喷气源使用，实现对激光熔覆过程的冷却与对冷喷气源的预热，采用熔池保护罩降低了冷喷成形与激光熔覆沉积成形过程之间气流的干扰，充分地利用激光熔覆过程中的余热，本发明具有集约、节能的优点。
Description
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种实现激光熔覆和冷喷同步复合成形的喷嘴。
背景技术
激光熔覆沉积成形与冷喷成形是金属增材制造领域普遍的加工成形技术，目前用于加工成形的喷嘴结构功能单一，如激光熔覆技术多数采用同轴送粉喷嘴，其功能在于将粉末流汇聚于激光焦点位置以形成熔池，单一实现激光熔覆沉积成形；而冷喷涂技术采用拉瓦尔喷嘴，其功能在于将粉末速度加速至超音速以实现粉末与基体的结合，达到冷喷成形制造工艺。目前还未有将两种喷嘴相互复合的实现激光熔覆和冷喷同步复合成形的喷嘴。另外，喷嘴复合形式不能为简单叠加，简单叠加的用于激光熔覆和冷喷复合成形喷嘴在成形加工的过程中会具有缺陷与不足。首先，简单的叠加复合喷嘴不能够实现激光熔覆和冷喷的同步复合加工，当加工路径发生变化时，简单叠加复合喷嘴不具有冷喷喷嘴与激光熔覆喷嘴随动的功能。其次，冷喷涂技术具有加工效率高、力学性能好等优势，激光热熔覆具有加工精度高、结合面强度高等优势，采用简单叠加复合喷嘴不能将两者的优势相结合。最后，简单的喷嘴复合会增加喷嘴的重量，占用空间。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实现激光熔覆和冷喷同步复合成形的喷嘴，具有集约、节能的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种实现激光熔覆和冷喷同步复合成形的喷嘴，包括通过螺纹与激光光路校直部分连接的激光熔覆喷嘴6，激光熔覆喷嘴6的进料端设有送粉口7、中路保护气体入口8和冷却气体入口9，激光熔覆喷嘴6的出料端外侧通过螺纹连接有熔池保护罩5，熔池保护罩5表面缠绕有冷却管道10，熔池保护罩5上通过紧固螺栓4连接有冷喷变角度随动装置2，冷喷变角度随动装置2上通过冷喷喷嘴紧固螺母3连接有冷喷喷嘴1；
冷却气体入口9通过冷却管道10和冷喷喷嘴1的气源入口连通。
所述的冷喷变角度随动装置2实现激光熔覆和冷喷的同步复合成形和冷喷角度的调节，保证冷喷加工成形始终位于激光熔覆成形的后方，并且当扫描方向发生变化时，冷喷变角度随动装置2将旋转相应的角度以保持冷喷的随动；同时通过调节弧形的冷喷喷嘴紧固螺母3实现冷喷加工的角度控制。
所述的熔池保护罩5采用换热材料制造，熔池保护罩5中带有换热器以加强熔池余热的扩散。
本发明的有益效果为：
1、本发明喷嘴冷却气体分别经过激光熔覆喷嘴6、冷却管道10，最后作为冷喷喷嘴1的冷喷气源使用，实现对激光熔覆过程的冷却与对冷喷气源的预热。
2、本发明喷嘴采用熔池保护罩5降低了冷喷成形与激光熔覆沉积成形过程之间气流的干扰，充分地利用激光熔覆过程中的余热。
附图说明
图1是本发明的外部结构示意图。
图2是本发明的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
如图1、图2所示，一种实现激光熔覆和冷喷同步复合成形的喷嘴，包括通过螺纹与激光光路校直部分连接的激光熔覆喷嘴6，激光熔覆喷嘴6的进料端设有送粉口7、中路保护气体入口8和冷却气体入口9，激光熔覆喷嘴6的出料端外侧通过螺纹连接有熔池保护罩5，熔池保护罩5表面缠绕有冷却管道10，熔池保护罩5上通过紧固螺栓4连接有冷喷变角度随动装置2，冷喷变角度随动装置2上通过冷喷喷嘴紧固螺母3连接有冷喷喷嘴1；
冷却气体入口9通过冷却管道10和冷喷喷嘴1的气源入口连通。
所述的冷喷变角度随动装置2实现激光熔覆和冷喷的同步复合成形和冷喷角度的调节，冷喷变角度随动装置2通过电磁阀实现气路的开合，当进行复合加工时，冷喷变角度随动装置2保证冷喷加工成形始终位于激光熔覆成形的后方，并且当扫描方向发生变化时，冷喷变角度随动装置2将旋转相应的角度以保持冷喷的随动；同时通过调节弧形的冷喷喷嘴紧固螺母3实现冷喷加工的角度控制。
所述的熔池保护罩5采用换热材料制造，熔池保护罩5中带有换热器以加强熔池余热的扩散。
本发明的工作原理为：
工作时，首先选择冷喷喷嘴1的冷喷喷射角度，打开送粉气，送粉气由送粉口7进入，调整送粉量和粉末汇聚性；打开中路保护气，中路保护气体由中路保护气体入口8通入，对激光熔覆喷嘴6的透镜进行保护；打开冷却气体，冷却气体由冷却气体入口9进入，对激光熔覆喷嘴6进行冷却并吸收热量，冷却后气体通入熔池保护罩5的冷却管道10，激光加工的过程中会有大量的余热传至熔池保护罩5，冷却管道10中气体吸收来自熔池保护罩5的热量，经过冷却管道10的冷却气体作为冷喷喷嘴1的气源使用，以提高冷喷效率；最后，打开激光器，进行激光熔覆和冷喷同步复合成形，成形过程中，熔池保护罩5降低了冷喷气流与激光熔覆成形中的粉末汇聚性之间的干扰。
Claims (1)
1.一种实现激光熔覆和冷喷同步复合成形的喷嘴，包括通过螺纹与激光光路校直部分连接的激光熔覆喷嘴(6)，其特征在于：激光熔覆喷嘴(6)的进料端设有送粉口(7)、中路保护气体入口(8)和冷却气体入口(9)，激光熔覆喷嘴(6)的出料端外侧通过螺纹连接有熔池保护罩(5)，熔池保护罩(5)表面缠绕有冷却管道(10)，熔池保护罩(5)上通过紧固螺栓(4)连接有冷喷变角度随动装置(2)，冷喷变角度随动装置(2)上通过冷喷喷嘴紧固螺母(3)连接有冷喷喷嘴(1)；
冷却气体入口(9)通过冷却管道(10)和冷喷喷嘴(1)的气源入口连通；
所述的冷喷变角度随动装置(2)实现激光熔覆和冷喷的同步复合成形和冷喷角度的调节，保证冷喷加工成形始终位于激光熔覆成形的后方，并且当扫描方向发生变化时，冷喷变角度随动装置(2)将旋转相应的角度以保持冷喷的随动；同时通过调节弧形的冷喷喷嘴紧固螺母(3)实现冷喷加工的角度控制；
所述的熔池保护罩(5)采用换热材料制造，熔池保护罩(5)中带有换热器以加强熔池余热的扩散。
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