CN110424011A - 一种激光熔覆送粉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激光熔覆送粉装置，包括粉料仓、粉料输送装置和喷头，粉料仓的输出口与粉料输送装置的进料口连通，喷头内部设置有中空的激光通路，喷头上设置有若干贯通的送粉管道，粉料输送装置的出料口与送粉管道连通，粉料输送装置将粉料由粉料仓输送至送粉管道中；还包括粉料分配装置和气源；粉料分配装置的输入端与粉料输送装置的出料口连通，粉料分配装置的输出端与送粉管道连通；气源与喷头连接。本发明的粉料分配装置可将粉料输送装置送入的合金粉末进行多份均分，并分别送入喷头上的送粉管道中，由气源放出的气体携带合金粉末并送入熔池中；各送粉管道向喷头的中心轴线方向喷射，其汇聚效果较好。

Description

一种激光熔覆送粉装置
技术领域
本发明涉及激光熔覆设备，尤其涉及一种激光熔覆送粉装置。
背景技术
激光熔覆是将高能激光对合金粉末与基体的表面进行聚焦照射，形成熔池并快速冷却凝固形成冶金结合良好的涂层，不仅可以提高基体表面耐磨耐腐蚀和抗氧化性能，还能对破损的工件进行修复，恢复工件的使用功能。该技术已广泛应用于工件表面处理和零部件的再制造修复领域。
现有的激光熔覆设备在进行粉末材料输送时，不能精确的将粉末输送至熔池处，不仅造成合金粉末的浪费，而且粉末汇聚性差，许多粉末不能直接进入熔池，导致激光熔覆加工质量不稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种能使合金粉末输送更加稳定和均匀的激光熔覆送粉装置。
本发明的技术方案是这样实现的：一种激光熔覆送粉装置，包括粉料仓(1)、粉料输送装置(2)和喷头(3)，粉料仓(1)的输出口与粉料输送装置(2)的进料口连通，喷头(3)内部设置有中空的激光通路，喷头(3)上设置有若干贯通的送粉管道(4)，粉料输送装置(2)的出料口与送粉管道(4)连通，粉料输送装置(2)将粉料由粉料仓(1)输送至送粉管道(4)中；还包括粉料分配装置(5)和气源(6)；粉料分配装置(5)的输入端与粉料输送装置(2)的出料口连通，粉料分配装置(5)的输出端与送粉管道(4)连通；气源(6)与喷头(3)连接；
粉料分配装置(5)将粉料输送装置(2)送入的粉料进行均匀分配后分别输送至各送粉管道(4)中；
气源(6)提供输送粉料的气体，并将送粉管道(4)输送的粉料向喷头(3)的中心轴线方向喷射。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述粉料分配装置(5)包括分配器本体(51)，分配器本体(51)内设置有第一内腔(52)和若干贯通的第二内腔(53)，第一内腔(52)的一端与粉料分配装置(5)的输入端连通，第一内腔(52)的另一端与各第二内腔(53)的输入端连通；第二内腔(53)的输出端还与送粉管道(4)的输入端连接，分配器本体(51)将送入第一内腔(52)的粉料均匀分配后送入各第二内腔(53)中。
更进一步优选的，所述分配器本体(51)具有一锥形部(510)，各第二内腔(53)的输入端均开设在锥形部(510)的表面，且各第二内腔(53)的输入端相对于锥形部(510)的中心轴对称设置。
再进一步优选的，所述锥形部(510)上还设置有若干隔板(511)，隔板(511)固定设置在相邻的第二内腔(53)的输入端之间；隔板(511)的表面与第二内腔(53)的输入端平滑连接。
再进一步优选的，所述第二内腔(53)的形状为锥形，第二内腔(53)的中心轴与分配器本体(51)的中心轴呈倾角设置。
在以上技术方案的基础上，进一步优选的，所述喷头(3)包括中空的喷头本体(31)和喷嘴(32)，喷头本体(31)中心处设置有激光通路，喷头本体(31)底部设置有喷嘴(32)，喷嘴(32)与喷头本体(31)可拆卸式连接；喷嘴(32)上设置有若干贯通的送粉管道(4)，各送粉管道(4)相对于喷头本体(31)的中心轴倾斜设置。
更进一步优选的，所述喷嘴(32)上还设置有若干第一喷管(33)；第一喷管(33)贯通喷嘴(32)，第一喷管(33)环绕送粉管道(4)设置，第一喷管(33)的输入端与气源(6)连通，第一喷管(33)的中心轴与送粉管道(4)的中心轴共线设置。
再进一步优选的，所述喷头本体(31)内还设置有保护气喷管(34)，保护器喷管(34)固定设置在喷头本体(31)内靠近喷嘴(32)的一端；保护气喷管(34)内部具有环形的第三内腔(35)，第三内腔(35)与气源(6)连通；保护气喷管(34)靠近喷头本体(31)出口处一侧具有若干保护气喷嘴(36)，保护气喷嘴(36)均与第三内腔(35)连通，保护气喷嘴(36)的中心轴的交点位于喷头本体(31)的中心轴线上，且该交点位于喷头本体(31)出口处。
更进一步优选的，所述送粉管道(4)的中心轴与第二内腔(53)的中心轴共线设置，各送粉管道(4)的中心轴的交点位于喷头本体(31)的中心轴线上。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述粉料输送装置(2)包括输送电机(21)、筒体(22)和螺旋输送机(23)；筒体(22)顶部设置有粉料仓(1)，粉料仓(1)与筒体(22)内部连通；筒体(22)内部设置有螺旋输送机(23)，螺旋输送机(23)的一端与输送电机(21)的输出轴固定连接。
本发明提供的一种激光熔覆送粉装置，相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明的粉料分配装置可将粉料输送装置送入的合金粉末进行多份均分，并分别送入喷头上的送粉管道中，由气源放出的气体携带合金粉末并送入熔池中；
(2)各送粉管道向喷头的中心轴线方向喷射，其汇聚效果较好；
(3)合金粉料进入粉料分配装置的第一内腔后被分配器本体进行均分后送入各第二内腔中；
(4)粉料分配装置还可调整粉料的流出方向，使其更容易进入送粉管道中；
(5)第二内腔与送粉管道的中心轴共线，被均分后的粉料可以更流畅的在送粉管道内流动，并减少在送粉管道内多次碰撞导致的粉料跑偏现象；
(6)第一喷管环绕送粉管道设置，经气源泵出的气体可携带粉料进入熔池；气体还能限定粉料喷出的边界；
(7)保护气喷嘴可以喷出气体防止激光产生的等离子体、熔渣等杂物进入喷头本体内。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明一种激光熔覆送粉装置的结构图；
图2为本发明一种激光熔覆送粉装置的粉料分配装置的立体图；
图3为本发明一种激光熔覆送粉装置的粉料分配装置的半剖前视图；
图4为本发明一种激光熔覆送粉装置的粉料分配装置的隔板的立体图；
图5为图4的俯视图；
图6为本发明一种激光熔覆送粉装置的粉料分配装置的喷头的半剖前视图；
图7为本发明一种激光熔覆送粉装置的粉料分配装置的喷嘴的半剖前视图；
图8为本发明一种激光熔覆送粉装置的粉料分配装置的保护气喷管的立体图
图9为图8的正剖前视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1结合图2和图6所示，本发明提供了一种激光熔覆送粉装置，包括粉料仓1、粉料输送装置2、喷头3、粉料分配装置5和气源6，其粉料仓1的输出口与粉料输送装置2的进料口连通，喷头3内部设置有中空的激光通路，喷头3上设置有若干贯通的送粉管道4，粉料输送装置2的出料口与送粉管道4连通，粉料输送装置2将粉料由粉料仓1输送至送粉管道4中；粉料分配装置5的输入端与粉料输送装置2的出料口连通，粉料分配装置5的输出端与送粉管道4连通；气源6与喷头3连接；
工作流程为：粉料依次由粉料仓1和粉料输送装置2送入粉料分配装置5中，粉料分配装置5将粉料输送装置2送入的粉料进行均匀分配后分别输送至各送粉管道4中；气源6提供输送粉料的气体，并将送粉管道4输送的粉料向喷头3的中心轴线方向喷射。气源6输出氮气或者氩气等惰性气体，优选为氩气，可以提供保护气氛围，提高熔覆质量。
如图2和图3所示，粉料分配装置5包括分配器本体51，分配器本体51内设置有第一内腔52和若干贯通的第二内腔53，第一内腔52的一端与粉料分配装置5的输入端连通，第一内腔52的另一端与各第二内腔53的输入端连通；第二内腔53的输出端还与送粉管道4的输入端连接，分配器本体51将送入第一内腔52的粉料均匀分配后送入各第二内腔53中。如图所示，粉料由分配器本体51顶部进入第一内腔52，随后进入第二内腔53，由第二内腔53输入送粉管道4中。
具体的，图4结合图5所示提供了一种分配器本体51的一种结构，分配器本体51具有一锥形部510，各第二内腔53的输入端均开设在锥形部510的表面，且各第二内腔53的输入端相对于锥形部510的中心轴对称设置。图示的分配器本体51内具有四个对称设置的第二内腔53，粉料经锥形部510处进行均匀分散，依次进入各第二内腔53的输入端。当然，第二内腔53的数量也可以是成对设置的其他数量，比如6个或者8个等；第二内腔53的数量与送粉管道4的数量一一对应。
为进一步保证进入各第二内腔53的粉料均匀，如图3结合图4和图5所示，锥形部510上还设置有若干隔板511，隔板511固定设置在相邻的第二内腔53的输入端之间；隔板511的表面与第二内腔53的输入端平滑连接。隔板511可将相邻的第二内腔53的输入端沿着锥形部510的表面进行隔断，进一步提高均匀分配效果。隔板511的数量与第二内腔53的数量相同。隔板511的侧面与第二内腔53的输入端平滑连接，便于粉料进入第二内腔53中。
第二内腔53的形状为锥形，第二内腔53的中心轴与分配器本体51的中心轴呈倾角设置。如图3所示，第二内腔53的截面积逐渐缩小，有利于粉料汇聚并调整粉料下落的方向。
如图6和图7所示，喷头3包括中空的喷头本体31和喷嘴32，喷头本体31中心处设置有激光通路，喷头本体31底部设置有喷嘴32，喷嘴32与喷头本体31可拆卸式连接；喷嘴32上设置有若干贯通的送粉管道4，各送粉管道4相对于喷头本体31的中心轴倾斜设置。由图可知，喷嘴32环绕喷头本体31设置，激光通路依次穿过喷头本体31和喷嘴32的中心。送粉管道4的输送的粉料向喷头3的中心轴线处汇流，即工件表面的熔池处，便于激光熔覆作业。
作为本发明进一步的改进，在喷嘴32上还设置有若干第一喷管33；第一喷管33贯通喷嘴32，第一喷管33环绕送粉管道4设置，第一喷管33的输入端与气源6连通，第一喷管33的中心轴与送粉管道4的中心轴共线设置。第一喷管33可将气源6内的气体导入，第一喷管33的输出端将送粉管道4输出的粉料扩散范围进行限定，防止粉料浪费。第一喷管33的气流能使送粉管道4送入的粉料轨迹更加稳定。各送粉管道4送入的粉料质量相同，行程也相同，经汇流后可形成一股沿着喷头3轴线方向的粉料流，该粉料流与激光通路中的激光束同轴。
另外，如图8和图9所示，在喷头本体31内还设置有保护气喷管34，保护器喷管34固定设置在喷头本体31内靠近喷嘴32的一端；保护气喷管34内部具有环形的第三内腔35，第三内腔35与气源6连通；保护气喷管34靠近喷头本体31出口处一侧具有若干保护气喷嘴36，保护气喷嘴36均与第三内腔35连通，保护气喷嘴36的中心轴的交点位于喷头本体31的中心轴线上，且该交点位于喷头本体31出口处。保护器喷嘴36可将气源6内的气体喷出，防止熔覆产生的等离子体或者杂质进入喷头3内部，提高喷头3的使用寿命。
为进一步提高送粉效果，送粉管道4的中心轴与第二内腔53的中心轴共线设置，各送粉管道4的中心轴的交点位于喷头本体31的中心轴线上。第二内腔53与送粉管道4的中心轴共线，即粉料在第二内腔53中调整方向后，沿轴向方向倾斜的进入送粉管道中，可减少粉料与送粉管道4内壁的碰撞，进一步优化粉料的喷射轨迹，使得其在第一喷管33环形喷气下的集聚效果更好。本发明中，送粉管道4中心轴与水平面的夹角可设为60°。该角度具有较好的粉料汇聚效果，帮助粉料克服重力的影响。本发明中，第一喷管33的气压大于第三内腔35的气压。
如图1所示，粉料输送装置2包括输送电机21、筒体22和螺旋输送机23；筒体22顶部设置有粉料仓1，粉料仓1与筒体22内部连通；筒体22内部设置有螺旋输送机23，螺旋输送机23的一端与输送电机21的输出轴固定连接。粉料是由粉料仓1输入至粉料输送装置2，粉料输送装置2将分类通过螺旋输送机23定量挤出，为后一步的粉料分配提供稳定质量的粉料输入。
为了延长喷头3的使用寿命，可以在喷嘴32设置贯通的冷却水路，可为喷嘴32降温，避免高温损坏喷嘴32。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光熔覆送粉装置，包括粉料仓(1)、粉料输送装置(2)和喷头(3)，粉料仓(1)的输出口与粉料输送装置(2)的进料口连通，喷头(3)内部设置有中空的激光通路，喷头(3)上设置有若干贯通的送粉管道(4)，粉料输送装置(2)的出料口与送粉管道(4)连通，粉料输送装置(2)将粉料由粉料仓(1)输送至送粉管道(4)中；其特征在于：还包括粉料分配装置(5)和气源(6)；粉料分配装置(5)的输入端与粉料输送装置(2)的出料口连通，粉料分配装置(5)的输出端与送粉管道(4)连通；气源(6)与喷头(3)连接；
粉料分配装置(5)将粉料输送装置(2)送入的粉料进行均匀分配后分别输送至各送粉管道(4)中；
气源(6)提供输送粉料的气体，并将送粉管道(4)输送的粉料向喷头(3)的中心轴线方向喷射。
2.如权利要求1所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述粉料分配装置(5)包括分配器本体(51)，分配器本体(51)内设置有第一内腔(52)和若干贯通的第二内腔(53)，第一内腔(52)的一端与粉料分配装置(5)的输入端连通，第一内腔(52)的另一端与各第二内腔(53)的输入端连通；第二内腔(53)的输出端还与送粉管道(4)的输入端连接，分配器本体(51)将送入第一内腔(52)的粉料均匀分配后送入各第二内腔(53)中。
3.如权利要求2所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述分配器本体(51)具有一锥形部(510)，各第二内腔(53)的输入端均开设在锥形部(510)的表面，且各第二内腔(53)的输入端相对于锥形部(510)的中心轴对称设置。
4.如权利要求3所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述锥形部(510)上还设置有若干隔板(511)，隔板(511)固定设置在相邻的第二内腔(53)的输入端之间；隔板(511)的表面与第二内腔(53)的输入端平滑连接。
5.如权利要求3所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述第二内腔(53)的形状为锥形，第二内腔(53)的中心轴与分配器本体(51)的中心轴呈倾角设置。
6.如权利要求2所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述喷头(3)包括中空的喷头本体(31)和喷嘴(32)，喷头本体(31)中心处设置有激光通路，喷头本体(31)底部设置有喷嘴(32)，喷嘴(32)与喷头本体(31)可拆卸式连接；喷嘴(32)上设置有若干贯通的送粉管道(4)，各送粉管道(4)相对于喷头本体(31)的中心轴倾斜设置。
7.如权利要求6所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述喷嘴(32)上还设置有若干第一喷管(33)；第一喷管(33)贯通喷嘴(32)，第一喷管(33)环绕送粉管道(4)设置，第一喷管(33)的输入端与气源(6)连通，第一喷管(33)的中心轴与送粉管道(4)的中心轴共线设置。
8.如权利要求7所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述喷头本体(31)内还设置有保护气喷管(34)，保护器喷管(34)固定设置在喷头本体(31)内靠近喷嘴(32)的一端；保护气喷管(34)内部具有环形的第三内腔(35)，第三内腔(35)与气源(6)连通；保护气喷管(34)靠近喷头本体(31)出口处一侧具有若干保护气喷嘴(36)，保护气喷嘴(36)均与第三内腔(35)连通，保护气喷嘴(36)的中心轴的交点位于喷头本体(31)的中心轴线上，且该交点位于喷头本体(31)出口处。
9.如权利要求6所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述送粉管道(4)的中心轴与第二内腔(53)的中心轴共线设置，各送粉管道(4)的中心轴的交点位于喷头本体(31)的中心轴线上。
10.如权利要求1所述的一种激光熔覆送粉装置，其特征在于：所述粉料输送装置(2)包括输送电机(21)、筒体(22)和螺旋输送机(23)；筒体(22)顶部设置有粉料仓(1)，粉料仓(1)与筒体(22)内部连通；筒体(22)内部设置有螺旋输送机(23)，螺旋输送机(23)的一端与输送电机(21)的输出轴固定连接。
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