CN111298994A - 用于激光氮化处理的氮气喷嘴及气嘴总成 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于激光氮化处理的氮气喷嘴，包括气嘴基座和气嘴外套，所述气嘴基座包括基座主体以及设置在基座主体前端部的基座内套，该气嘴基座中具有沿前后方向贯穿基座主体和基座内套的气嘴激光通道，所述气嘴外套外套在基座内套上。本发明还公开了一种气嘴总成，包括气嘴上接头以及氮气喷嘴。采用以上技术方案的用于激光氮化处理的氮气喷嘴及气嘴总成，结构新颖，设计巧妙，易于实现，能够喷出环幕般的氮气，使周边环境的空气难以串入，保证了金属表面激光熔池内以及周边金属表面氮气的高浓度和高压力，以维持氮气在金属表面激光熔池内以及周边金属表面的稳定性，从而能够稳定地生成性能优良的氮化层，确保了激光加工的质量。
Description
技术领域
本发明涉及激光氮化处理技术领域，具体涉及一种用于激光氮化处理的氮气喷嘴及气嘴总成。
背景技术
激光氮化处理技术是利用高能激光束辐照在材料表面，从而产生激光熔池，同时，向激光熔池内同轴或侧轴吹送高纯氮气，使其与熔池内的金属发生化学、冶金反应，从而显著改变熔融金属成分、组成及显微机构，生成具有高硬度、高耐磨性等优良性能的氮化层。
现有的用于吹送氮气的氮气喷嘴具有不同的结构形式和配置方式，一般分为在激光通道旁设置单个或多个喷出孔两种形式。但是，在实际运用中发现，无论上述哪种形式，气孔缝隙中容易串入周边环境的空气，导致激光熔池内的氮气纯度不足，生成的氮化层硬度和耐磨性等性能不满足要求，影响激光氮化处理的质量。
解决以上问题成为当务之急。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种用于激光氮化处理的氮气喷嘴及气嘴总成。
其技术方案如下：
一种用于激光氮化处理的氮气喷嘴，其要点在于，包括气嘴基座和气嘴外套，所述气嘴基座包括基座主体以及设置在基座主体前端部的基座内套，该气嘴基座中具有沿前后方向贯穿基座主体和基座内套的气嘴激光通道，所述气嘴外套外套在基座内套上，该气嘴外套与基座内套之间形成至少一个氮气出气通道，所述基座主体上设置有至少一个用于向对应氮气出气通道输送氮气的氮气进气通道，各个氮气进气通道的出气口分别与对应氮气出气通道的进气口连通，所述气嘴外套前端部的内壁与基座内套前端部的外壁之间形成圆环形的氮气喷出孔，该氮气喷出孔环绕在气嘴激光通道出口的周围，并与各个氮气出气通道的出气口连通。
采用以上结构，氮气喷出孔呈圆环结构，能够喷出环幕般的氮气，不再存在传统单孔或多孔结构的气孔缝隙，使周边环境的空气难以串入，保证了金属表面激光熔池内以及周边金属表面氮气的高浓度和高压力，以维持氮气在金属表面激光熔池内以及周边金属表面的稳定性，从而能够稳定地生成性能优良的氮化层(硬度高、稳定性高、耐温性好、耐腐蚀性好)，确保了激光加工的质量。
作为优选：所述氮气出气通道为一个，且或为锥筒形结构，或为圆筒形结构，该氮气出气通道环绕在气嘴激光通道的周围。采用以上结构，进一步保证氮气喷出孔能够稳定地喷出环幕般的氮气，避免空气串入，确保激光加工质量。
作为优选：所述氮气出气通道为前小后大的锥筒形结构。采用以上结构，使喷出的氮气更为集中，能够有效排出金属表面激光熔池内的空气，保证金属表面激光熔池内氮气的高纯度。
作为优选：所述氮气出气通道靠近氮气喷出孔的部分为缩颈加压段，该缩颈加压段的间隙宽度朝着靠近氮气喷出孔的方向逐渐减小。采用以上结构，起到汇聚和增压的效果，进一步保证金属表面激光熔池内氮气的高纯度。
作为优选：所述基座主体上设置有若干与对应氮气进气通道进气口接通的气管接头，各个气管接头分别通过气管与气源连通。采用以上结构，简单可靠，易于与气源连接。
作为优选：所述基座主体的前端为基座连接段，该基座连接段的外周面上加工有外螺纹，所述气嘴外套的后端为外套连接段，该外套连接段的内壁上加工有能够与外螺纹螺纹配合的内螺纹。采用以上结构，易于拆装，既便于形成圆筒形或锥筒形的氮气出气通道，又能够根据实际需求更换不同的气嘴外套，以调节氮气出气通道的结构参数。
作为优选：所述外套连接段与基座连接段通过台阶限位配合。采用以上结构，能够简单可靠地进行限位。
一种气嘴总成，其要点在于：包括能够与激光头连接的气嘴上接头以及上述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，所述基座主体的后端部安装在气嘴上接头的前端部上，所述气嘴上接头中具有前后贯穿的接头激光通道，该接头激光通道与气嘴激光通道同轴连通。
采用以上结构，通过气嘴上接头便于将用于激光氮化处理的氮气喷嘴安装到激光头上。
作为优选：所述气嘴上接头的后端部具有用于与激光头连接的法兰盘。采用以上结构，连接简单可靠。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
采用以上技术方案的用于激光氮化处理的氮气喷嘴及气嘴总成，结构新颖，设计巧妙，易于实现，能够喷出环幕般的氮气，使周边环境的空气难以串入，保证了金属表面激光熔池内以及周边金属表面氮气的高浓度和高压力，以维持氮气在金属表面激光熔池内以及周边金属表面的稳定性，从而能够稳定地生成性能优良的氮化层(硬度高、稳定性高、耐温性好、耐腐蚀性好)，确保了激光加工的质量。
附图说明
图1为氮气喷嘴的结构示意图；
图2为气嘴总成的结构示意图；
图3为气嘴总成的内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种用于激光氮化处理的氮气喷嘴，包括气嘴基座1和气嘴外套2。
请参见图1和图3，气嘴基座1包括一体成型的基座主体11和基座内套 12，其中，基座内套12设置在基座主体11的前端部。并且，气嘴基座1中具有沿其中心轴线方向贯穿的气嘴激光通道1a，即气嘴激光通道1a沿前后方向贯穿基座主体11和基座内套12。气嘴外套2套装在基座内套12的外部，气嘴外套2与基座内套12之间形成至少一个氮气出气通道3，基座主体11上设置有至少一个用于向对应氮气出气通道3输送氮气的氮气进气通道11a，各个氮气进气通道11a的出气口分别与对应氮气出气通道3的进气口连通，气嘴外套2前端部的内壁与基座内套12前端部的外壁之间形成圆环形的氮气喷出孔4，氮气喷出孔4环绕在气嘴激光通道1a出口的周围，并与各个氮气出气通道3的出气口连通，基座主体11上设置有若干与对应氮气进气通道11a 进气口接通的气管接头5，各个气管接头5分别通过气管6与气源连通。
气源通过气管6将氮气输入到氮气进气通道11a中，再由氮气进气通道 11a输入到氮气出气通道3中，最终由呈圆环结构的氮气喷出孔4吹出，即能够喷出环幕般的氮气，不再存在传统单孔或多孔结构的气孔缝隙，使周边环境的空气难以串入，保证了金属表面激光熔池内以及周边金属表面氮气的高浓度和高压力，以维持氮气在金属表面激光熔池内以及周边金属表面的稳定性，从而能够稳定地生成性能优良的氮化层(硬度高、稳定性高、耐温性好、耐腐蚀性好)，确保了激光加工的质量。
本实施例中，氮气出气通道3为一个，且或为锥筒形结构，或为圆筒形结构，氮气出气通道3环绕在气嘴激光通道1a的周围。进一步地，为了使喷出的氮气更为集中，能够有效排出金属表面激光熔池内的有害气体，保证金属表面激光熔池内氮气的高纯度，氮气出气通道3优选采用前小后大的锥筒形结构。
相应的，氮气进气通道11a为多个，且沿周向均匀分布在基座主体11中，各个氮气进气通道11a的进气口分别与对应的气管接头5连通，出气口则均与氮气出气通道3连通。
请参见图3，氮气出气通道3靠近氮气喷出孔4的部分为缩颈加压段3a，缩颈加压段3a的间隙宽度朝着靠近氮气喷出孔4的方向逐渐减小，从而起到汇聚和增压的效果，进一步保证金属表面激光熔池内氮气的高纯度。
请参见图3，基座主体11的前端为基座连接段11b，基座连接段11b的外周面上加工有外螺纹，气嘴外套2的后端为外套连接段2a，外套连接段2a 的内壁上加工有能够与外螺纹螺纹配合的内螺纹。采用这样的设计，易于拆装，既便于形成圆筒形或锥筒形的氮气出气通道，又能够根据实际需求更换不同的气嘴外套2，以调节氮气出气通道3的结构参数。并且，外套连接段 2a与基座连接段11b通过台阶11c限位配合，简单可靠。
请参见图2和图3，一种气嘴总成，包括能够与激光头连接的气嘴上接头 7以及上述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，基座主体11的后端部安装在气嘴上接头7的前端部上，气嘴上接头7中具有前后贯穿的接头激光通道7a，接头激光通道7a与气嘴激光通道1a同轴连通。并且，气嘴上接头7的后端部具有用于与激光头连接的法兰盘7b，以便于与激光头快速连接。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于激光氮化处理的氮气喷嘴，其特征在于：包括气嘴基座和气嘴外套，所述气嘴基座包括基座主体以及设置在基座主体前端部的基座内套，该气嘴基座中具有沿前后方向贯穿基座主体和基座内套的气嘴激光通道，所述气嘴外套外套在基座内套上，该气嘴外套与基座内套之间形成至少一个氮气出气通道，所述基座主体上设置有至少一个用于向对应氮气出气通道输送氮气的氮气进气通道，各个氮气进气通道的出气口分别与对应氮气出气通道的进气口连通，所述气嘴外套前端部的内壁与基座内套前端部的外壁之间形成圆环形的氮气喷出孔，该氮气喷出孔环绕在气嘴激光通道出口的周围，并与各个氮气出气通道的出气口连通。
2.根据权利要求1所述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，其特征在于：所述氮气出气通道为一个，且或为锥筒形结构，或为圆筒形结构，该氮气出气通道环绕在气嘴激光通道的周围。
3.根据权利要求2所述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，其特征在于：所述氮气出气通道为前小后大的锥筒形结构。
4.根据权利要求2所述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，其特征在于：所述氮气出气通道靠近氮气喷出孔的部分为缩颈加压段，该缩颈加压段的间隙宽度朝着靠近氮气喷出孔的方向逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，其特征在于：所述基座主体上设置有若干与对应氮气进气通道进气口接通的气管接头，各个气管接头分别通过气管与气源连通。
6.根据权利要求1所述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，其特征在于：所述基座主体的前端为基座连接段，该基座连接段的外周面上加工有外螺纹，所述气嘴外套的后端为外套连接段，该外套连接段的内壁上加工有能够与外螺纹螺纹配合的内螺纹。
7.根据权利要求6所述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，其特征在于：所述外套连接段与基座连接段通过台阶限位配合。
8.一种气嘴总成，其特征在于：包括能够与激光头连接的气嘴上接头以及权利要求1-7中任一项所述的用于激光氮化处理的氮气喷嘴，所述基座主体的后端部安装在气嘴上接头的前端部上，所述气嘴上接头中具有前后贯穿的接头激光通道，该接头激光通道与气嘴激光通道同轴连通。
9.根据权利要求8所述的气嘴总成，其特征在于：所述气嘴上接头的后端部具有用于与激光头连接的法兰盘。
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