CN115522196B - 一种水冷式熔覆头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷式熔覆头，涉及熔覆头技术领域；为了对金属粉末进行预处理；包括固定板和熔覆头主体，所述固定板底部外壁设置有支架二，所述支架二一侧外壁设置有U型架，所述U型架两侧内壁活动连接有同一个转动柱，所述转动柱圆周外壁设置有杠杆，所述杠杆一端活动连接有平衡架一，所述平衡架一底部内壁放置有配重砝码，所述杠杆另外一端活动连接有平衡架二。本发明通过设置有配重砝码可以对平衡架二一端进行配重，从而保证了在干燥预热筒处于空置状态时，使得杠杆可以保持平衡呈水平状态，通过设置有导入管可以与金属粉末存储设备进行连接，从而可以使得金属粉末通过气流输送的方式输送到干燥预热筒内。

Description

一种水冷式熔覆头

技术领域

本发明涉及熔覆头技术领域，尤其涉及一种水冷式熔覆头。

背景技术

激光熔覆技术利用铺粉或送粉的方法在基体表面预置金属粉末，聚焦激光束辐照基体表面的金属粉末，焦点位置的金属粉末和基体表面薄层发生熔化，形成一定形状和大小的熔池，当激光束焦点以一定速度按预定轨迹运动，从而在基体表面激光束扫过的区域熔覆上一层具有特殊物理、化学或力学性能的金属涂层，其中熔覆头是进行激光熔覆和金属粉末预置的重要组件。

经检索，中国专利申请号为CN202010044166.9的专利，公开了一种水冷式熔覆头，涉及激光增材制造技术领域。该水冷式熔覆头包括外熔覆头和内熔覆头，内熔覆头下部固定在外熔覆头内侧，外熔覆头与内熔覆头之间设有料粉进料间隙，内熔覆头内侧设有激光通道，在外熔覆头的上端外侧设有散热环翼，外熔覆头下部内侧设有环形的第一水冷内腔，在散热环翼内设有连通第一水冷内腔的第二水冷内腔。

上述专利中的一种水冷式熔覆头存在以下不足：在进行熔覆的过程中，由于料粉进料间隔较小，使得料粉出现潮湿时容易对料粉进料间隔造成堵塞。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种水冷式熔覆头。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种水冷式熔覆头，包括固定板和熔覆头主体，所述固定板底部外壁设置有支架二，所述支架二一侧外壁设置有U型架，所述U型架两侧内壁活动连接有同一个转动柱，所述转动柱圆周外壁设置有杠杆，所述杠杆一端活动连接有平衡架一，所述平衡架一底部内壁放置有配重砝码，所述杠杆另外一端活动连接有平衡架二，所述平衡架二底部外壁设置有安装环，所述安装环圆周内壁设置有干燥预热筒，所述干燥预热筒圆周外壁通过法兰连接有导入管，所述干燥预热筒外壁焊接有多个插头管，所述固定板底部外壁设置有支架一，所述支架一一侧外壁设置有导料箱，所述干燥预热筒圆周外壁设置有容置板，所述容置板一侧外壁活动连接有凸形柱二，所述凸形柱二一侧内壁和容置板一侧内壁卡接有同一个弹簧二，所述凸形柱二一端通过螺纹连接有弹性片。

优选的：所述熔覆头主体内壁开设有激光通道，所述熔覆头主体内壁开设有水冷腔，所述水冷腔的两端分别插接有连接管二和连接管五，所述连接管五远离熔覆头主体的一端插接于其中一个插头管底端。

优选的：位于干燥预热筒底部的另外一个所述插头管底端插接有连接管三，所述干燥预热筒顶部外壁的两个插头管之间插接有同一个连接管一。

作为本发明优选的：所述导料箱一侧外壁插接有中间管道，所述中间管道远离导料箱的一端插接于干燥预热筒圆周外壁，所述导料箱底部内壁焊接有孔型内筒。

作为本发明一种优选的：所述孔型内筒底端插接有连接管四，所述连接管四远离孔型内筒的一端插接于熔覆头主体顶端，所述熔覆头主体内壁开设有料粉进料腔。

作为本发明一种优选的：所述转动柱圆周外壁通过花键连接有调节齿轮，所述孔型内筒顶部外壁活动连接有棱柱型孔型外筒。

进一步的：所述棱柱型孔型外筒顶部外壁设置有齿条二，且齿条二外壁啮合于调节齿轮圆周外壁。

作为本发明进一步的方案：所述支架二一侧外壁设置有限位架，所述限位架底部外壁活动连接有凸形柱一，所述凸形柱一底部内壁和限位架底部外壁卡接有同一个弹簧一。

作为本发明再进一步的方案：所述凸形柱一顶部外壁设置有齿条一，且齿条一圆周外壁啮合于调节齿轮圆周外壁。

本发明的有益效果为：

1.通过设置有配重砝码可以对平衡架二一端进行配重，从而保证了在干燥预热筒处于空置状态时，使得杠杆可以保持平衡呈水平状态，通过设置有导入管可以与金属粉末存储设备进行连接，从而可以使得金属粉末通过气流输送的方式输送到干燥预热筒内，干燥预热筒内设置有空腔，且空腔和插头管之间连接，利用空腔和插头管可以与水冷系统进行连接，在对工件进行熔覆的过程中，水冷系统在对熔覆头主体进行冷却的过程中，会带走大量的热量，从而使得热量在穿过空腔和插头管的过程中可以对干燥预热筒内的金属粉末进行初步的预热，同时可以使得当金属粉末受潮时，可以对金属粉末进行干燥，避免金属粉末之间凝结成块。

2.金属粉末通过气流输送的方式通过导入管导入到干燥预热筒内后，由于气流在进入到干燥预热筒内后，会对干燥预热筒产生一个横向的推动力，同时平衡架二和杠杆之间转动连接，从而使得干燥预热筒在推动力的作用下使得平衡架二沿着杠杆进行转动，从而使得干燥预热筒在摆动的过程中，使得弹性片会对导料箱一侧外壁进行撞击，在撞击的过程中，弹簧二被拉伸，从而使得弹簧二对弹性势能进行存储，从而会给干燥预热筒进行一个相反的作用力，从而可以加快干燥预热筒进行摆动的幅度，导料箱可以用于将金属粉末导入到熔覆头主体内，利用弹性片对导料箱产生的振动，从而可以加快金属粉末从导料箱内导出的速率。

3.通过设置有中间管道可以将预热后的金属粉末导入到导料箱内，通过在孔型内筒上开设有多个通孔，可以对金属粉末起到均料的作用，从而可以保证金属粉末可以更加均匀的进入到料粉进料腔内，从而避免金属粉末对料粉进料腔造成堵塞。

4.通过导入管将金属粉末导入到干燥预热筒内的过程中，由于金属粉末具有自重，从而使得杠杆两端的平衡被打破，从而使得杠杆朝向平衡架二一端进行倾斜，杠杆倾斜的过程中从而使得调节齿轮进行转动，从而使得调节齿轮在转动的过程中带动齿条二向下进行移动，从而使得棱柱型孔型外筒在下移的过程中可以对附着在孔型内筒表面的金属粉末进行刮动，从而保证了孔型内筒上的通孔在对金属粉末进行均分的过程中，金属粉末不会对孔型内筒上的通孔造成堵塞。

5.干燥预热筒内部由于金属粉末自身的重力作用使得杠杆发生倾斜时，使得调节齿轮在转动的过程中使得齿条二向下运动，同时使得调节齿轮带动齿条一向上进行运动，从而使得弹簧一压缩的过程中对弹性势能进行存储，由于金属粉末在进入到干燥预热筒内进行干燥和预热后通过中间管道导入到导料箱内，从而使得干燥预热筒和金属粉末的总重量会不断发生变化，从而使得杠杆在配重砝码和弹簧一的弹性势能的双重作用下呈颠簸时往复摆动，从而使得调节齿轮不断进行一定幅度的正反转，从而使得棱柱型孔型外筒可以呈往复式上下移动，从而使得棱柱型孔型外筒可以往复对孔型内筒表面附着的金属粉末进行刮除。

附图说明

图1是本发明提出的一种水冷式熔覆头的整体结构示意图；

图2是本发明提出的一种水冷式熔覆头的仰视结构示意图；

图3是本发明提出的一种水冷式熔覆头的侧视结构示意图；

图4是本发明提出的一种水冷式熔覆头的料粉导出组件爆炸结构示意图；

图5是本发明提出的一种水冷式熔覆头的调节组件结构示意图；

图6是本发明提出的一种水冷式熔覆头的料粉干燥组件结构示意图。

图中：1、固定板；2、支架一；3、杠杆；4、连接管一；5、干燥预热筒；6、插头管；7、连接管二；8、料粉进料腔；9、熔覆头主体；10、水冷腔；11、激光通道；12、平衡架一；13、连接管三；14、连接管四；15、连接管五；16、齿条一；17、导料箱；18、限位架；19、支架二；20、U型架；21、齿条二；22、转动柱；23、弹簧一；24、凸形柱一；25、配重砝码；26、调节齿轮；27、孔型内筒；28、棱柱型孔型外筒；29、导入管；30、安装环；31、平衡架二；32、容置板；33、弹性片；34、凸形柱二；35、弹簧二；36、中间管道。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是限定所指的装置、结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例

一种水冷式熔覆头，如图1-图6所示，包括固定板1和熔覆头主体9，所述固定板1底部外壁通过螺栓固定有支架二19，所述支架二19一侧外壁通过螺栓固定有U型架20，所述U型架20两侧内壁转动连接有同一个转动柱22，所述转动柱22圆周外壁通过螺栓固定有杠杆3，通过将固定板1利用螺栓固定在机架上，便于后续对熔覆头主体9进行水冷；所述杠杆3一端转动连接有平衡架一12，所述平衡架一12底部内壁放置有配重砝码25，所述杠杆3另外一端转动连接有平衡架二31，所述平衡架二31底部外壁通过螺栓固定有安装环30，所述安装环30圆周内壁通过螺栓固定有干燥预热筒5，所述干燥预热筒5圆周外壁通过法兰连接有导入管29，所述干燥预热筒5外壁焊接有多个插头管6，通过设置有配重砝码25可以对平衡架二31一端进行配重，从而保证了在干燥预热筒5处于空置状态时，使得杠杆3可以保持平衡呈水平状态，通过设置有导入管29可以与金属粉末存储设备进行连接，从而可以使得金属粉末通过气流输送的方式输送到干燥预热筒5内，干燥预热筒5内设置有空腔，且空腔和插头管6之间连接，利用空腔和插头管6可以与水冷系统进行连接，在对工件进行熔覆的过程中，水冷系统在对熔覆头主体9进行冷却的过程中，会带走大量的热量，从而使得热量在穿过空腔和插头管6的过程中可以对干燥预热筒5内的金属粉末进行初步的预热，同时可以使得当金属粉末受潮时，可以对金属粉末进行干燥，避免金属粉末之间凝结成块，降低后续对工件的熔覆效果；所述固定板1底部外壁通过螺栓固定有支架一2，所述支架一2一侧外壁通过螺栓固定有导料箱17，所述干燥预热筒5圆周外壁通过螺栓固定有容置板32，所述容置板32一侧外壁滑动连接有凸形柱二34，所述凸形柱二34一侧内壁和容置板32一侧内壁卡接有同一个弹簧二35，所述凸形柱二34一端通过螺纹连接有弹性片33，当金属粉末通过气流输送的方式通过导入管29导入到干燥预热筒5内后，由于气流在进入到干燥预热筒5内后，会对干燥预热筒5产生一个横向的推动力，同时平衡架二31和杠杆3之间转动连接，从而使得干燥预热筒5在推动力的作用下使得平衡架二31沿着杠杆3进行转动，从而使得干燥预热筒5在摆动的过程中，使得弹性片33会对导料箱17一侧外壁进行撞击，在撞击的过程中，弹簧二35被拉伸，从而使得弹簧二35对弹性势能进行存储，从而会给干燥预热筒5进行一个相反的作用力，从而可以加快干燥预热筒5进行摆动的幅度，导料箱17可以用于将金属粉末导入到熔覆头主体9内，利用弹性片33对导料箱17产生的振动，从而可以加快金属粉末从导料箱17内导出的速率，同时可以避免金属粉末附着在导料箱17内壁造成浪费。

为了对熔覆头主体9进行水冷；如图1-图4所示，所述熔覆头主体9内壁开设有激光通道11，通过设置有激光通道11可以用于激光穿过，从而便于利用激光对工件进行熔覆；所述熔覆头主体9内壁开设有水冷腔10，所述水冷腔10的两端分别插接有连接管二7和连接管五15，所述连接管五15远离熔覆头主体9的一端插接于其中一个插头管6底端，位于干燥预热筒5底部的另外一个所述插头管6底端插接有连接管三13，所述干燥预热筒5顶部外壁的两个插头管6之间插接有同一个连接管一4，通过设置有水冷腔10可以对熔覆头主体9进行水冷，通过设置有连接管二7、连接管五15、连接管一4和连接管三13可以与水冷系统之间进行连接，从而可以保证可以对熔覆头主体9内部进行循环水冷，保证熔覆头主体9在熔覆时的安全。

为了对金属粉末进行均料；如图1-图5所示，所述导料箱17一侧外壁插接有中间管道36，所述中间管道36远离导料箱17的一端插接于干燥预热筒5圆周外壁，所述导料箱17底部内壁焊接有孔型内筒27，所述孔型内筒27底端插接有连接管四14，所述连接管四14远离孔型内筒27的一端插接于熔覆头主体9顶端，所述熔覆头主体9内壁开设有料粉进料腔8，通过设置有中间管道36可以将预热后的金属粉末导入到导料箱17内，通过在孔型内筒27上开设有多个通孔，可以对金属粉末起到均料的作用，从而可以保证金属粉末可以更加均匀的进入到料粉进料腔8内，从而避免金属粉末对料粉进料腔8造成堵塞。

为了避免金属粉末对孔型内筒27上的通孔造成堵塞；如图1-5所示，所述转动柱22圆周外壁通过花键连接有调节齿轮26，所述孔型内筒27顶部外壁滑动连接有棱柱型孔型外筒28，所述棱柱型孔型外筒28顶部外壁通过螺栓固定有齿条二21，且齿条二21外壁啮合于调节齿轮26圆周外壁，通过导入管29将金属粉末导入到干燥预热筒5内的过程中，由于金属粉末具有自重，从而使得杠杆3两端的平衡被打破，从而使得杠杆3朝向平衡架二31一端进行倾斜，杠杆3倾斜的过程中从而使得调节齿轮26进行转动，从而使得调节齿轮26在转动的过程中带动齿条二21向下进行移动，从而使得棱柱型孔型外筒28在下移的过程中可以对附着在孔型内筒27表面的金属粉末进行刮动，从而保证了孔型内筒27上的通孔在对金属粉末进行均分的过程中，金属粉末不会对孔型内筒27上的通孔造成堵塞，同时棱柱型孔型外筒28圆周外壁开设的通孔和孔型内筒27圆周外壁开设的通孔之间相互适配，从而保证了在棱柱型孔型外筒28下移的过程中，金属粉末可以通过孔型内筒27和棱柱型孔型外筒28上的通孔导入到熔覆头主体9内部。

本实施例在使用时，首先将熔覆头主体9固定在机械手上，利用机械手对熔覆头主体9的高度和位置进行自动调节，从而便于对工件进行熔覆，接着将激光利用激光通道11导出对工件进行熔覆准备，接着将配重砝码25放置在平衡架一12上，从而保证在初始阶段实现对杠杆3两端的平衡，接着利用气流输送设备将金属粉末通过导入管29输送到干燥预热筒5内部，同时将干燥预热筒5和熔覆头主体9接入到水冷系统中，从而使得水冷系统在将热量带出的过程中，可以对干燥预热筒5内的金属粉末进行初步预热和干燥，同时由于气流输送的冲击作用，从而使得干燥预热筒5沿着杠杆3进行摆动，从而使得弹性片33对导料箱17一侧外壁进行持续的撞击，从而减少金属粉末在导料箱17内壁的附着，同时加快金属粉末从导料箱17内导出的速率和效果，同时金属粉末在进入到干燥预热筒5内后，对杠杆3的平衡进行破坏，从而使得杠杆3朝向平衡架二31一侧进行倾斜，从而使得中间管道36在旋转的过程中带动齿条二21下移，从而而使得棱柱型孔型外筒28在下移的过程中可以对附着在孔型内筒27表面的金属粉末进行刮除，从而避免金属粉末对孔型内筒27上的通孔造成堵塞，从导料箱17内导出的金属粉末最后进入到熔覆头主体9内，从而使得金属粉末在激光的作用下熔覆在工件表面，从而实现对于工件的加工。

实施例

一种水冷式熔覆头，如图1-图4所示，为了保证对孔型内筒27表面的金属粉末进行刮除的效果；本实施例在实施例1的基础上作出以下补充：所述支架二19一侧外壁通过螺栓固定有限位架18，所述限位架18底部外壁滑动连接有凸形柱一24，所述凸形柱一24底部内壁和限位架18底部外壁卡接有同一个弹簧一23，所述凸形柱一24顶部外壁通过螺栓固定有齿条一16，且齿条一16圆周外壁啮合于调节齿轮26圆周外壁，当干燥预热筒5内部由于金属粉末自身的重力作用使得杠杆3发生倾斜时，使得调节齿轮26在转动的过程中使得齿条二21向下运动，同时使得调节齿轮26带动齿条一16向上进行运动，从而使得弹簧一23压缩的过程中对弹性势能进行存储，由于金属粉末在进入到干燥预热筒5内进行干燥和预热后通过中间管道36导入到导料箱17内，从而使得干燥预热筒5和金属粉末的总重量会不断发生变化，从而使得杠杆3在配重砝码25和弹簧一23的弹性势能的双重作用下呈颠簸时往复摆动，从而使得调节齿轮26不断进行一定幅度的正反转，从而使得棱柱型孔型外筒28可以呈往复式上下移动，从而使得棱柱型孔型外筒28可以往复对孔型内筒27表面附着的金属粉末进行刮除；同时当作业完毕后，通过在原有的基础上再次对配重砝码25进行添加，从而使得杠杆3具有朝向平衡架一12一端进行倾斜的趋势，从而使得齿条一16在调节齿轮26的啮合作用下具有向下运动的趋势，但通过设置有限位架18可以对齿条一16的底部进行阻挡限位，从而保证了在作业完毕后，杠杆3可以呈水平设置，同时由于配重砝码25的重力作用，使得杠杆3不会在外力的作用下轻易产生倾斜，从而保证了生产的安全。

本实施例在使用时，金属粉末通过气流输送导入到干燥预热筒5内的过程中，由于干燥预热筒5和金属粉末的总重量发生时刻进行改变，从而使得杠杆3在配重砝码25的重力作用和弹簧一23的弹性作用下发生左右摆动，从而使得棱柱型孔型外筒28可以沿着孔型内筒27表面进行上下往复滑动，从而使得棱柱型孔型外筒28可以持续对孔型内筒27表面附着的金属粉末进行清理。

以上所述，为本发明较佳的具体实施方式，但并非本发明唯一的具体实施方式，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内结合现有技术或公众常识，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水冷式熔覆头，包括固定板（1）和熔覆头主体（9），其特征是，所述固定板（1）底部外壁设置有支架二（19），所述支架二（19）一侧外壁设置有U型架（20），所述U型架（20）两侧内壁活动连接有同一个转动柱（22），所述转动柱（22）圆周外壁设置有杠杆（3），所述杠杆（3）一端活动连接有平衡架一（12），所述平衡架一（12）底部内壁放置有配重砝码（25），所述杠杆（3）另外一端活动连接有平衡架二（31），所述平衡架二（31）底部外壁设置有安装环（30），所述安装环（30）圆周内壁设置有干燥预热筒（5），所述干燥预热筒（5）圆周外壁通过法兰连接有导入管（29），所述干燥预热筒（5）外壁焊接有多个插头管（6），所述固定板（1）底部外壁设置有支架一（2），所述支架一（2）一侧外壁设置有导料箱（17），所述干燥预热筒（5）圆周外壁设置有容置板（32），所述容置板（32）一侧外壁活动连接有凸形柱二（34），所述凸形柱二（34）一侧内壁和容置板（32）一侧内壁卡接有同一个弹簧二（35），所述凸形柱二（34）一端通过螺纹连接有弹性片（33）；

所述导料箱（17）一侧外壁插接有中间管道（36），所述中间管道（36）远离导料箱（17）的一端插接于干燥预热筒（5）圆周外壁，所述导料箱（17）底部内壁焊接有孔型内筒（27），所述导料箱（17）底端设置有连接管四（14），所述连接管四（14）远离孔型内筒（27）的一端插接于熔覆头主体（9）顶端，所述熔覆头主体（9）内壁开设有料粉进料腔（8）。

2.根据权利要求1所述的一种水冷式熔覆头，其特征是，所述熔覆头主体（9）内壁开设有激光通道（11），所述熔覆头主体（9）内壁开设有水冷腔（10），所述水冷腔（10）的两端分别插接有连接管二（7）和连接管五（15），所述连接管五（15）远离熔覆头主体（9）的一端插接于其中一个插头管（6）底端。

3.根据权利要求2所述的一种水冷式熔覆头，其特征是，位于干燥预热筒（5）底部的另外一个所述插头管（6）底端插接有连接管三（13），所述干燥预热筒（5）顶部外壁的两个插头管（6）之间插接有同一个连接管一（4）。

4.根据权利要求1所述的一种水冷式熔覆头，其特征是，所述孔型内筒（27）底端插接有连接管四（14）。

5.根据权利要求4所述的一种水冷式熔覆头，其特征是，所述转动柱（22）圆周外壁通过花键连接有调节齿轮（26），所述孔型内筒（27）顶部外壁活动连接有棱柱型孔型外筒（28）。

6.根据权利要求5所述的一种水冷式熔覆头，其特征是，所述棱柱型孔型外筒（28）顶部外壁设置有齿条二（21），且齿条二（21）外壁啮合于调节齿轮（26）圆周外壁。

7.根据权利要求6所述的一种水冷式熔覆头，其特征是，所述支架二（19）一侧外壁设置有限位架（18），所述限位架（18）底部外壁活动连接有凸形柱一（24），所述凸形柱一（24）底部内壁和限位架（18）底部外壁卡接有同一个弹簧一（23）。

8.根据权利要求7所述的一种水冷式熔覆头，其特征是，所述凸形柱一（24）顶部外壁设置有齿条一（16），且齿条一（16）圆周外壁啮合于调节齿轮（26）圆周外壁。