CN117286492A - 一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法 - Google Patents
一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117286492A CN117286492A CN202311365161.6A CN202311365161A CN117286492A CN 117286492 A CN117286492 A CN 117286492A CN 202311365161 A CN202311365161 A CN 202311365161A CN 117286492 A CN117286492 A CN 117286492A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- channel
- water
- powder
- cooling
- cladding head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000005253 cladding Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
- C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明属于激光熔覆及激光增材制造领域，具体涉及一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法，包括熔覆头主体，所述熔覆头主体上设置激光头接口、光粉通道结构、金属粉通道和冷却水通道结构，所述激光头接口、光粉通道结构上下连通设置，所述金属粉通道与光粉通道连通，其特征在于，所述冷却水通道结构包括依次自上而下连通设置的进水通道、环形冷却腔和出水通道，所述环形冷却腔围设于光粉通道结构外，所述出水通道将冷却水射向基材，对基材进行冷却。本发明将水冷通道外放形成环形水幕的水冷结构，可以有效减小熔覆过程中的热累积带来的不良影响。
Description
技术领域
本发明属于激光熔覆及激光增材制造技术领域，具体涉及一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法。
背景技术
激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、 抗氧化及电器特性等的工艺方法。
激光熔覆头作为激光熔覆设备的核心部件，受激光辐射及光路热损耗影响，表面和内部温度极易过高，需要高效能的水冷循环进行散热，现有激光熔覆头的水冷方式一般采用外侧环形水冷结构，此类环形水冷结构简单，水冷通过的散热区域有限，因此冷却效果不强。
激光熔覆作为一种高能量的增材制造手段，其对基材持续的热输入，易造成基材的温度过高而对其组织性能，及其他易燃易变形等配件产生影响。故需有效的冷却手段减少热累积的不良影响。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法技术方案。
一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，包括熔覆头主体，所述熔覆头主体上设置激光头接口、光粉通道结构、金属粉通道和冷却水通道结构，所述激光头接口、光粉通道结构上下连通设置，所述金属粉通道与光粉通道连通，其特征在于，所述冷却水通道结构包括依次自上而下连通设置的进水通道、环形冷却腔和出水通道，所述环形冷却腔围设于光粉通道结构外，所述出水通道将冷却水射向基材，对基材进行冷却。
进一步地，所述环形冷却腔的中下部环布若干分流隔板，所述分流隔板将环形冷却腔的中下部分隔为若干冷却孔。
进一步地，所述出水通道为围设于光粉通道结构外的环形结构。
进一步地，所述出水通道中环布若干稳流凸筋。
进一步地，所述稳流凸筋与出水通道的通道壁内外两侧均连接，使得出水通道上与稳流凸筋对应的部分分隔为若干出水孔。
进一步地，所述稳流凸筋的底部位置高于出水通道的底部位置，使得出水通道的下部维持环形腔体结构。
进一步地，所述进水通道至少有两个，分设于熔覆头本体的两侧，所述金属粉通道至少有两个，分设于熔覆头本体的两侧，进水通道与金属粉通道交错设置。
进一步地，所述光粉通道结构包括上下连通设置的光粉汇聚腔室和光粉通道，所述金属粉通道的下端与光粉汇聚腔室连通。
进一步地，所述熔覆头主体中设置内筒，熔覆头主体与内筒分体设置，所述光粉通道设置于内筒上，所述出水通道形成于熔覆头主体内壁与内筒外壁之间。
本发明还提供一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆方法，采用如上所述的激光熔覆头实现，所述方法包括：激光由激光头射入光粉通道结构与金属粉末完成汇聚，后经光粉通道结构出口射向基材，完成激光熔覆，同时通过冷却水通道结构将冷却水射向基材，对基材进行冷却。
与现有技术相比，本发明的有益效果是： 本发明将水冷通道外放形成环形水幕的水冷结构，可以有效减小熔覆过程中的热累积带来的不良影响；而且本发明优化了水路，使水路更加复杂且有更好的散热效果，增强水冷的效果。
附图说明
图1为实施例1结构示意图之一；
图2为实施例1结构示意图之二；
图3为实施例1结构示意图之三；
图4为图3中A-A剖视图；
图5为图3中B-B剖视图；
图6为实施例1纵向截面结构示意图之一；
图7为实施例1纵向截面结构示意图之二；
图8为实施例1纵向截面结构示意图之三；
图9实施例2纵向截面结构示意图。
图中：熔覆头主体1，金属粉通道2、进水通道3、激光头接口4、光粉汇聚腔室5、出水通道6、光粉通道7、环形冷却腔8、分流隔板9、稳流凸筋10。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、 “另一端”、 “外侧”、 “上”、 “内侧”、 “水平”、 “同轴”、 “中央”、 “端部”、 “长度”、 “外端”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
请参阅图1-图8，一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，包括熔覆头主体1，熔覆头主体1为一体结构，其上设置激光头接口4、光粉通道结构、金属粉通道2和冷却水通道结构，激光头接口4、光粉通道结构上下连通设置，金属粉通道2与光粉通道连通，冷却水通道结构包括依次自上而下连通设置的进水通道3、环形冷却腔8和出水通道6，进水通道3有两个，对称分设于熔覆头本体1的两侧，进水通道3上端有进水口，环形冷却腔8围设于光粉通道结构外，出水通道6下端具有出水口，出水通道6将冷却水射向基材，对基材进行冷却。
继续参阅图6-图8，光粉通道结构包括上下连通设置的光粉汇聚腔室5和光粉通道7，金属粉通道2有个，对称分设于熔覆头本体1的两侧，并且与进水通道3均匀交错设置，金属粉通道2的下端与光粉汇聚腔室5连通。
继续参阅图4和图7，环形冷却腔8的中下部均匀环布若干分流隔板9，分流隔板9将环形冷却腔8的中下部分隔为若干冷却孔，环形冷却腔8的上部依然保持环形腔体结构。环形冷却腔8位于光粉汇聚腔室5与光粉通道7交接处。
继续参阅图5和图8，出水通道6为围设于光粉通道7外的环形结构。具体地，出水通道6中均匀环布若干稳流凸筋10，稳流凸筋10的数量多于分流隔板9的数量，稳流凸筋10的两侧与出水通道6的通道壁内外两侧均连接，使得出水通道6上与稳流凸筋10对应的部分分隔为若干出水孔，稳流凸筋10的作用是稳定水流，避免冷却水会沿着出水通道6内壁螺旋走，从而避免从出水通道6出来的水花散开，影响冷却效果。稳流凸筋10的底部位置高于出水通道6的底部位置，使得出水通道6的出水口位置依然维持环形腔体结构，能够射出环形水幕。
本实施例的冷却水通道结构使冷却水经分流后包裹着光粉通道7，形成稳定的环形水幕，经出水通道6射出。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上作如下变化：本实施例的熔覆头主体1中设置内筒11，熔覆头主体1与内筒11分体设置，光粉通道7设置于内筒11上，出水通道6形成于熔覆头主体1内壁与内筒11外壁之间。
具体地，熔覆头主体1内腔中设置阶梯孔，内筒11设置成阶梯轴结构，内筒11通过激光头接口4插入熔覆头主体1内腔中，两者通过台阶挡接进行定位，并且内筒11与熔覆头主体1内腔之间过渡配合。
本实施例将熔覆头主体1中心具有光粉通道7的这部分分离出来，这样便于上述接口、腔室、通道的加工和制造。
实施例3
一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆方法，采用如实施例1或实施例2所述的熔覆激光头实现，该方法包括：激光由激光头射入光粉通道结构与金属粉末完成汇聚，后经光粉通道结构出口射向基材，完成激光熔覆，同时通过冷却水通道结构将冷却水射向基材，对基材进行冷却。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，包括熔覆头主体（1），所述熔覆头主体（1）上设置激光头接口（4）、光粉通道结构、金属粉通道（2）和冷却水通道结构，所述激光头接口（4）、光粉通道结构上下连通设置，所述金属粉通道（2）与光粉通道连通，其特征在于，所述冷却水通道结构包括依次自上而下连通设置的进水通道（3）、环形冷却腔（8）和出水通道（6），所述环形冷却腔（8）围设于光粉通道结构外，所述出水通道（6）将冷却水射向基材，对基材进行冷却。
2.根据权利要求1所述的一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，其特征在于，所述环形冷却腔（8）的中下部环布若干分流隔板（9），所述分流隔板（9）将环形冷却腔（8）的中下部分隔为若干冷却孔。
3.根据权利要求1所述的一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，其特征在于，所述出水通道（6）为围设于光粉通道结构外的环形结构。
4.根据权利要求3所述的一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，其特征在于，所述出水通道（6）中环布若干稳流凸筋（10）。
5.根据权利要求4所述的一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，其特征在于，所述稳流凸筋（10）与出水通道（6）的通道壁内外两侧均连接，使得出水通道（6）上与稳流凸筋（10）对应的部分分隔为若干出水孔。
6.根据权利要求5所述的一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，其特征在于，所述稳流凸筋（10）的底部位置高于出水通道（6）的底部位置，使得出水通道（6）的下部维持环形腔体结构。
7.根据权利要求1所述的一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，其特征在于，所述进水通道（3）至少有两个，分设于熔覆头本体（1）的两侧，所述金属粉通道（2）至少有两个，分设于熔覆头本体（1）的两侧，进水通道（3）与金属粉通道（2）交错设置。
8.根据权利要求1所述的一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，其特征在于，所述光粉通道结构包括上下连通设置的光粉汇聚腔室（5）和光粉通道（7），所述金属粉通道（2）的下端与光粉汇聚腔室（5）连通。
9.根据权利要求8所述的一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头，其特征在于，所述熔覆头主体（1）中设置内筒（11），熔覆头主体（1）与内筒（11）分体设置，所述光粉通道（7）设置于内筒（11）上，所述出水通道（6）形成于熔覆头主体（1）内壁与内筒（11）外壁之间。
10.一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一所述的激光熔覆头实现，所述方法包括：激光由激光头射入光粉通道结构与金属粉末完成汇聚，后经光粉通道结构出口射向基材，完成激光熔覆，同时通过冷却水通道结构将冷却水射向基材，对基材进行冷却。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311365161.6A CN117286492A (zh) | 2023-10-20 | 2023-10-20 | 一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311365161.6A CN117286492A (zh) | 2023-10-20 | 2023-10-20 | 一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117286492A true CN117286492A (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=89251730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311365161.6A Pending CN117286492A (zh) | 2023-10-20 | 2023-10-20 | 一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117286492A (zh) |
-
2023
- 2023-10-20 CN CN202311365161.6A patent/CN117286492A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8698036B1 (en) | Devices for gas cooling plasma arc torches and related systems and methods | |
| KR100646915B1 (ko) | 플라즈마 토치용 노즐 | |
| CN101942659A (zh) | 一种便于冷却的激光熔覆喷嘴及其制造方法 | |
| CN105798303B (zh) | 环状送粉喷嘴 | |
| CA2862926A1 (en) | Method for producing a near-surface cooling passage in a thermally highly stressed component, and component having such a passage | |
| CN113163567B (zh) | 冷却等离子体焊炬喷嘴及相关的系统和方法 | |
| US20150069148A1 (en) | Integrated heat shield | |
| US10683575B2 (en) | Laser cladding nozzle apparatus and puncturing method therefor | |
| EP3626365B1 (en) | Continuous casting cooling mold | |
| WO2020063750A1 (zh) | 液冷伺服马达 | |
| CN117286492A (zh) | 一种基于光粉同路的同步水冷却激光熔覆头及熔覆方法 | |
| CN201793743U (zh) | 一种便于冷却的激光熔覆喷嘴 | |
| CN116043211A (zh) | 一种小内孔激光熔覆喷嘴 | |
| CN218904030U (zh) | 集流盘焊接治具及激光焊接设备 | |
| CN110842162A (zh) | 紫铜锭大规格水平连铸用结晶器 | |
| CN103132020B (zh) | 一种改进结构的电弧靶及其控制系统 | |
| CN214412433U (zh) | 一种油冷扁线电机散热结构及电机 | |
| CN115533132A (zh) | 一种用于同轴送粉式激光定向能量沉积的喷嘴 | |
| JP2003193214A (ja) | 線材メッキ装置 | |
| CN218532821U (zh) | 一种用于同轴送粉式激光定向能量沉积的喷嘴 | |
| CN115263606B (zh) | 发动机推力室、火箭发动机和液体火箭 | |
| CN211661082U (zh) | 一种同轴送粉激光烧结装置 | |
| CN215328363U (zh) | 一种激光熔覆专用的新型喷头设备 | |
| KR100715300B1 (ko) | 내벽 용사를 위한 비이송식 열플라즈마 토치 | |
| CN221240216U (zh) | 喷液管、电机及车辆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |