CN114892162A - 宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，包括喷嘴上块、喷嘴下块、喷嘴连接件以及缓冲挡板，喷嘴下块面向喷嘴上块的表面被设置成预定形状，使得其在闭合腔体时形成具有第一厚度的第一段通道、具有第二厚度的第二段通道以及位于第一段通道与第二段通道之间的过渡段通道，依次连通的第一段通道、过渡段通道以及第二段通道构成所述的送粉通道。本发明通过内部的迷宫式送粉通道设计以及与末端的缓冲挡板的二次缓冲，实现对粉末的缓冲，避免重力送粉时容易导致送粉送至加工表面时造成飞溅的问题，通过本发明的实施可提高粉末利用率以及宽带激光熔覆质量。

Description

宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴
技术领域
本发明涉及激光增材制造技术领域，尤其是宽带激光熔覆加工技术，具体而言涉及一种宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴。
背景技术
宽带激光熔覆具有可以缩短加工时间，大幅提高工作效率等特点。宽带激光熔覆送粉可分为同轴送粉及旁轴送粉。由于旁轴送粉具有材料利用率高，成本低等特点，在液压油缸、轧辊等零件的表面熔覆中得到了广泛应用。在使用的过程中，金属粉末通常采用重力送粉的方式，由送粉装置输送到工件表面预置。但是，由于粉末由送粉器输出后进入送粉装置时会有一定的速度，从而导致粉末预置在工件表面时会造成飞溅，不但降低粉末利用率，而且影响熔覆效果。
发明内容
本发明目的在于提供一种宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，通过内部的迷宫式送粉通道设计以及与末端的缓冲挡板的二次缓冲，实现对粉末的缓冲，避免重力送粉时容易导致送粉送至加工表面时造成飞溅的问题，通过本发明的实施可提高粉末利用率以及宽带激光熔覆质量。
为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，包括：
喷嘴上块，所述喷嘴上块的主体部内部形成有一腔体；
喷嘴下块，所述喷嘴下块从腔体的开口方向与喷嘴上块配合固定，并从所述开口方向闭合所述腔体，使得闭合后的腔体构成送粉通道；
其中，所述喷嘴上块的一端设置有与所述腔体连通的连接孔，所述连接孔与至少一个用于输送粉末的送粉管连通，使得粉末得以经由送粉管送入到由闭合后的腔体构成的送粉通道内；
所述喷嘴下块面向所述喷嘴上块的一侧表面被设置成预定的形状，使得其在闭合所述腔体时形成具有第一厚度的第一段通道、具有第二厚度的第二段通道以及位于第一段通道与第二段通道之间的过渡段通道，依次连通的第一段通道、过渡段通道以及第二段通道构成所述的送粉通道，所述第一厚度远大于第二厚度。
作为可选的实施方式，所述腔体的宽度，即为送粉通道的宽度以及送粉凹槽的宽度，可根据光斑的大小进行适应性选择和设计。
进一步地，所述喷嘴上块还具有与所述主体部固定的上块连接座，所述送粉管位于上块连接座的下方位置；所述上块连接座用以与喷嘴连接件连接，通过喷嘴连接件将整个送粉喷嘴安装至在机械臂或者机器人上。
进一步地，所述喷嘴连接件设置有安装孔以及弧形槽，所述上块连接座设置有配合插入到所述安装孔内的枢转轴以及插入到所述弧形槽内的限位凸起部；
所述限位凸起部被设置成能够在所述弧形槽限制的范围内、围绕所述枢转轴进行摆动，从而调整送粉喷嘴的送粉角度。
进一步地，所述限位凸起部在所述弧形槽内调整移动后，被设置通过外部固定机构进行位置固定。
进一步地，所述喷嘴下块还设置有冷却通道以及冷却介质入口与冷却介质出口，冷却介质入口与冷却介质出口分别与冷却通道连通，构成送粉冷却回路。
进一步地，所述喷嘴上块的主体部的下表面形成有沿着送粉方向的连续凹槽，构成所述腔体，所述连续凹槽的末端形成第一台阶。
进一步地，所述喷嘴下块面向所述喷嘴上块的一侧表面包括位于进粉口一侧的平坦部、与所述第一台阶配合的第二台阶以及位于平坦部与第二台阶之间的倾斜过渡部，由所述平坦部、倾斜过渡部以及第二台阶分别与所述喷嘴上块的腔体结合，形成所述的第一段通道、过渡段通道以及第二段通道。
进一步地，所述第二段通道为Z字形的迷宫通道。
进一步地，所述喷嘴下块的倾斜过渡部的倾斜角度为30°～45°。
进一步地，所述喷嘴下块的出粉口还设置有一缓冲挡板，所述缓冲挡板设置有与所述腔体的宽度相同的送粉凹槽，位于第二段通道的出口位置并形成对接安装，使得从粉末从所述送粉通道缓冲送出后经由所述缓冲挡板二次缓冲后，通过送粉凹槽送到加工表面。
与现有技术相比，本发明提出的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，通过迷宫结构的送粉通道，缓解送粉过程中由于粉末从送粉器进入送粉喷嘴时具有一定速度造成的在落到加工工件表面时的飞溅问题，缓冲粉末速度，从而有效的提高粉末利用率，降低生产成本，并可以有效改善送粉效果，出粉更均匀平整，从而提高熔覆表面质量。
同时，在本发明的实施过程中还可以根据使用需求灵活调整喷嘴的送粉角度。
结合送粉喷嘴内部的冷却结构，在使用中可以防止喷嘴因高温而损坏，使得整个送粉装置可以在熔覆过程中长时间稳定使用。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是本发明示例性实施例的送粉喷嘴的结构示意图。
图2是图1实施例的送粉喷嘴的另一方向的结构示意图。
图3是图1实施例的送粉喷嘴的剖视图。
图1～图3中各个附图标记的含义如下：
10-喷嘴上块；11-主体部；12-上块连接座；13-限位凸起部；15-腔体；
16a-第一段通道；16b-第二段通道；
20-喷嘴下块；
30-缓冲挡板；30a-送粉凹槽；
40-喷嘴连接件；41-转轴；42-弧形槽；
100-送粉管；
201-冷却介质入口；202-冷却介质出口。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合图1-图3实施例的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，包括喷嘴上块10、喷嘴下块20以及喷嘴连接件40。其中，喷嘴上块10、喷嘴下块20可被通过螺栓等紧固件进行紧固安装形成整体结构，作为送粉喷嘴的主体部分。
喷嘴上块10包括主体部11以及与主体部11固定的上块连接座12。上块连接座12位于主体部11的上端末尾位置，在一些实施例中，上块连接座12与主体部11一体成型。
上块连接座12可以适当的方式与喷嘴连接件40连接，喷嘴连接件40通过适当的方式安装至宽带激光增材制造设备的机器人或者机械臂，使得整个送粉喷嘴得以作为整体被安装至宽带激光增材制造设备上，作为旁轴送粉喷嘴(单喷嘴方式)或者旁轴送粉喷嘴之一((双喷嘴方式)，与激光宽带加工头共同作用，实现对粉末的激光增材制造打印。
结合图1、3所示，喷嘴上块10的主体部11内部形成有一腔体15。如图3所示的示例中，喷嘴上块10的主体部11的下表面形成有沿着送粉方向的连续凹槽，构成腔体15，并且在连续凹槽的末端形成第一台阶。
喷嘴下块20从腔体15的开口方向与喷嘴上块10配合固定，并从开口方向闭合腔体15，使得闭合后的腔体15构成送粉通道。
参考图1、3所示，喷嘴上块10的一端设置有与腔体15连通的连接孔，连接孔与至少一个用于输送粉末的送粉管100连通，使得粉末得以经由送粉管100送入到由闭合后的腔体15构成的送粉通道内。
结合图1、3，喷嘴下块20面向喷嘴上块10的一侧表面被设置成预定的形状，使得其在闭合所述腔体15时形成具有第一厚度值H1的第一段通道16a、具有第二厚度H2的第二段通道16b以及位于第一段通道16a与第二段通道16b之间的过渡段通道16c，依次连通的第一段通道16a、过渡段通道16c以及第二段通道16b构成前述的送粉通道。并且，在前述设计中，第一厚度的值H1远大于第二厚度的值H2。
作为可选的实施方式，第一段通道16a的厚度的值为5mm～20mm。第二段通道16b的厚度的值为1mm～2mm。
如图3，过渡段通道16c的厚度为根据其倾斜角度实现连续变化。
结合图1、2所示的示例中，以两个送粉管100为例，送粉管100位于上块连接座12的下方位置，内连通到前述的送粉通道。
如图1、3，喷嘴连接件40设置有安装孔41以及弧形槽42，所述上块连接座12设置有配合插入到所述安装孔41内的枢转轴以及插入到所述弧形槽42内的限位凸起部13。
由此，限位凸起部13被设置成能够在所述弧形槽42限制的范围内、围绕枢转轴进行摆动，从而调整送粉喷嘴的送粉角度。
优选地，限位凸起部13在所述弧形槽42内调整移动后，被设置通过外部固定机构进行位置固定。例如，通过外部的螺栓进行拧紧固定。
如图2、3所示，喷嘴下块20还设置有冷却通道以及冷却介质入口201与冷却介质出口202，冷却介质入口201与冷却介质出口202分别与冷却通道连通，构成送粉冷却回路。在一些实施例中，宽带激光增材制造设备配置的冷却水循环装置可通过循环泵和管路将冷却液循环地泵送至冷却介质入口201，进入冷却通道对送粉喷嘴进行热交换后，经由冷却介质出口202流出，并返回至冷却水循环装置。
结合图1、3所示，喷嘴下块20面向所述喷嘴上块10的一侧表面包括位于进粉口一侧的平坦部、与所述第一台阶配合的第二台阶以及位于平坦部与第二台阶之间的倾斜过渡部，由所述平坦部、倾斜过渡部以及第二台阶分别与所述喷嘴上块10的腔体15结合，形成前述的第一段通道16a、过渡段通道16c以及第二段通道16b。
优选地，喷嘴下块20的倾斜过渡部的倾斜角度为30°～45°，使得前述形成的过渡段通道16c在厚度方向的尺寸厚度连续变化，直至与第二段通道16b结合到一起。
结合图3所示，第二段通道16b为Z字形的迷宫通道。
在进一步的实施例中，喷嘴下块20的出粉口还设置有一缓冲挡板30，所述缓冲挡板30设置有一与所述腔体15的宽度相同的送粉凹槽30a，位于第二段通道16b的出口位置并形成对接安装。
由此，使得从粉末从所述送粉通道缓冲送出后经由所述缓冲挡板30二次缓冲后，通过送粉凹槽30a送到加工表面，由此实现对从送粉器送出的带有一定速度的粉末的二级缓冲，即首先通过迷宫通道进行缓冲，再通过底部的缓冲挡板进行二次缓冲，从而减少其送至加工表面造成粉末飞溅的问题，提高粉末利用率和打印的熔覆层的质量。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，包括：
喷嘴上块(10)，所述喷嘴上块(10)的主体部(11)内部形成有一腔体(15)；
喷嘴下块(20)，所述喷嘴下块(20)从腔体(15)的开口方向与喷嘴上块(10)配合固定，并从所述开口方向闭合所述腔体(15)，使得闭合后的腔体(15)构成送粉通道；
其中，所述喷嘴上块(10)的一端设置有与所述腔体(15)连通的连接孔，所述连接孔与至少一个用于输送粉末的送粉管(100)连通，使得粉末得以经由送粉管(100)送入到由闭合后的腔体(15)构成的送粉通道内；
所述喷嘴下块(20)面向所述喷嘴上块(10)的一侧表面被设置成预定的形状，使得其在闭合所述腔体(15)时形成具有第一厚度值H1的第一段通道(16a)、具有第二厚度H2的第二段通道(16b)以及位于第一段通道(16a)与第二段通道(16b)之间的过渡段通道(16c)，依次连通的第一段通道(16a)、过渡段通道(16c)以及第二段通道(16b)构成所述的送粉通道，所述第一厚度值H1远大于第二厚度H2。
2.根据权利要求1所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述喷嘴上块(10)还具有与所述主体部(11)固定的上块连接座(12)，所述送粉管(100)位于上块连接座(12)的下方位置；
所述上块连接座(12)用以与喷嘴连接件(40)连接，通过喷嘴连接件(40)将整个送粉喷嘴安装至在机械臂或者机器人上。
3.根据权利要求2所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述喷嘴连接件(40)设置有安装孔(41)以及弧形槽(42)，所述上块连接座(12)设置有配合插入到所述安装孔(41)内的枢转轴以及插入到所述弧形槽(42)内的限位凸起部(13)；
所述限位凸起部(13)被设置成能够在所述弧形槽(42)限制的范围内、围绕所述枢转轴进行摆动，从而调整送粉喷嘴的送粉角度。
4.根据权利要求3所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述限位凸起部(13)在所述弧形槽(42)内调整移动后，被设置通过外部固定机构进行位置固定。
5.根据权利要求1所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述喷嘴下块(20)还设置有冷却通道以及冷却介质入口(201)与冷却介质出口(202)，冷却介质入口(201)与冷却介质出口(202)分别与冷却通道连通，构成送粉冷却回路。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述喷嘴上块(10)的主体部(11)的下表面形成有沿着送粉方向的连续凹槽，构成所述腔体(15)，所述连续凹槽的末端形成第一台阶。
7.根据权利要求6所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述喷嘴下块(20)面向所述喷嘴上块(10)的一侧表面包括位于进粉口一侧的平坦部、与所述第一台阶配合的第二台阶以及位于平坦部与第二台阶之间的倾斜过渡部，由所述平坦部、倾斜过渡部以及第二台阶分别与所述喷嘴上块(10)的腔体(15)结合，形成所述的第一段通道(16a)、过渡段通道(16c)以及第二段通道(16b)。
8.根据权利要求7所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述第二段通道(16b)为Z字形的迷宫通道。
9.根据权利要求7所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述喷嘴下块(20)的倾斜过渡部的倾斜角度为30°～45°。
10.根据权利要求1所述的宽带激光熔覆加工用送粉喷嘴，其特征在于，所述喷嘴下块(20)的出粉口还设置有一缓冲挡板(30)，所述缓冲挡板(30)设置有一与所述腔体(15)的宽度相同的送粉凹槽(30a)，位于第二段通道(16b)的出口位置并形成对接安装，使得从粉末从所述送粉通道缓冲送出后经由所述缓冲挡板(30)二次缓冲后，通过送粉凹槽(30a)送到加工表面。
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