CN117551996A - 一种熔覆喷嘴及熔覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种熔覆喷嘴及熔覆装置，涉及激光熔覆领域，以解决熔覆喷嘴粉焦长度调节不便的问题。熔覆喷嘴包括：主体内设有激光通道；旋转套与主体绕轴线转动连接；移动套与旋转套螺纹连接，移动套与主体轴向移动配合，通过旋转套的转动驱动移动套相对主体沿轴向移动；多个送粉管绕主体外间隔分布，且轴线均相交于激光通道轴线延长线上的同一点，送粉管一端与主体一端转动支撑连接；每个连接件的两端分别与一个送粉管另一端以及移动套转动连接，连接件用于带动送粉管绕出口端转动。通过拨动旋转套，使其带动移动套沿轴向移动，拉动连接件动作，连接件驱动送粉管绕主体一端转动角度，通过转动送粉管的送粉角度，完成对粉焦长度的调节，方便操作。

Description

一种熔覆喷嘴及熔覆装置

技术领域

本发明涉及激光熔覆领域，具体涉及一种熔覆喷嘴及熔覆装置。

背景技术

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被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，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。因修复的工件外观形状各异，修复部位的深度不一，常常采用同轴多点式送粉的方式熔覆，此方式需要更换拆装使用不同粉焦长度的喷嘴，且每次更换喷嘴均需要重新校准参数等，熔覆喷嘴的粉焦长度调节较为不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔覆喷嘴及熔覆装置，用于方便调节熔覆喷嘴的粉焦长度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供的一种熔覆喷嘴，包括：

主体，内部设置有激光通道，激光通道用于穿过激光；

旋转套，绕旋转套的轴线转动连接于主体；

移动套，与旋转套螺纹配合连接，移动套与主体轴向移动配合，通过旋转套的转动驱动移动套相对主体沿轴向移动；

多个送粉管，围绕主体的外壁间隔分布，多个送粉管的出口的轴线均相交于激光通道的轴线的延长线上的同一点，送粉管的靠近出口的一端与主体的一端转动支撑连接；

多个连接件，每个连接件的一端均与一个送粉管远离出口的一端转动连接，连接件的另一端与移动套转动连接，连接件用于带动送粉管绕靠近出口的一端转动。

可选地，上述熔覆喷嘴中，主体包括：第一主体和第二主体，第二主体与第一主体同轴连接，第一主体和第二主体通过紧固件连接；

或者，第一主体和第二主体焊接；

或者，第一主体和第二主体为一体结构。

可选地，上述熔覆喷嘴中，第二主体的内壁设置有冷却腔，冷却腔设置有进水接头和出水接头，冷却腔用于注入冷却液。

可选地，上述熔覆喷嘴中，旋转套的内壁设置有环形凹槽，第一主体的外壁设置有环形凸缘，环形凸缘与环形凹槽卡接，且旋转套通过环形凹槽与环形凸缘的配合相对第一主体绕旋转套的轴线转动。

可选地，上述熔覆喷嘴中，主体还包括罩壳，罩壳设置于第一主体，旋转套绕旋转套的轴线转动连接于第一主体，罩壳罩设于旋转套的外壁，且罩壳的侧壁开设有操作孔，操作孔用于拨动旋转套在所述罩壳内相对第一主体绕旋转套的轴线转动。

可选地，上述熔覆喷嘴中，第二主体远离第一主体的一端为圆锥状结构，圆锥状结构的顶端设置有通孔，通孔用于通过激光。

可选地，上述熔覆喷嘴中，移动套的内壁设置有导向槽，所述导向槽的导向与移动套的轴向平行，熔覆喷嘴还包括定位部件，定位部件的一端与第一主体固定连接，定位部件的另一端与导向槽滑动配合，定位部件用于沿导向槽滑动。

可选地，上述熔覆喷嘴中，旋转套的外壁设置有防滑纹。

可选地，上述熔覆喷嘴中，送粉管的出口的轴线与激光通道的轴线之间的夹角为30°～35°。

第二方面，本发明还提供一种熔覆装置，包括：机械臂、激光发生器、激光头、送粉管、送粉机构和熔覆喷嘴，其特征在于，熔覆喷嘴为如上述的任一项的熔覆喷嘴，熔覆喷嘴、激光发生器和送粉机构均设置于机械臂，激光发生器与激光头连接，激光头与主体连接，送粉管的进口与送粉机构连通。

与现有技术相比，采用上述技术方案时，操作人员拨动旋转套，使旋转套绕主体转动，旋转套转动带动移动套沿轴向移动，移动的同时拉动连接件动作，连接件驱动送粉管绕主体的一端转动角度，通过旋转套转动完成送粉管的送粉角度的调节，此时向送粉管内送粉，沿送粉管的出口端轴线方向喷出的粉末，多个送粉管喷出的粉末在激光通道轴线的延长线上的同一点汇聚，形成粉斑，粉斑与送粉管出口端沿激光通道轴向的垂直距离即为粉焦，当送粉角度较大时，粉焦长度越短，在激光通道轴线的延长线上同一点汇聚形成的粉斑越小；当送粉角度较小时，粉焦长度越长，在激光通道轴线的延长线上同一点汇聚形成的粉斑越大，通过转动旋转套实现多个送粉管的送粉角度同步调节，相较于现有的更换拆装使用不同粉焦长度的喷嘴来进行粉焦长度的调节，本申请只需要转动旋转套即可实现粉焦长度的调节，不需要拆装更换，方便调节操作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中一种熔覆喷嘴的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中一种熔覆喷嘴的拆解结构示意图；

图3为本发明实施例中一种熔覆喷嘴的剖视图；

图4为本发明实施例中一种熔覆喷嘴的第二主体的结构示意图；

图5为本发明实施例中一种熔覆喷嘴的旋转套的结构示意图。

附图标记：

1-主体；11-第一主体；111-罩壳；112-环形凸缘；113-导向槽；12-第二主体；121-冷却腔；122-进水接头；123-出水接头；13-激光通道；14-紧固件；

2-旋转套；201-环形凹槽；202-防滑纹；3-移动套；4-送粉管；5-连接件；

6-定位部件。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。

在本发明的描述中，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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

如图1-图5所示，本发明实施例提供的一种熔覆喷嘴，包括：主体1、旋转套2、移动套3、多个送粉管4和多个连接件5。

其中，主体1的内部设置有激光通道13，激光通道13用于穿过激光，旋转套2绕旋转套2的轴线转动连接于主体1，移动套3与旋转套2螺纹配合连接，移动套3与主体1轴向移动配合，通过旋转套2的转动驱动移动套3相对主体1沿轴向移动，多个送粉管4围绕主体1的外壁间隔分布，多个送粉管4的出口的轴线均相交于激光通道13的轴线的延长线上的同一点，送粉管4的靠近出口的一端与主体1的一端转动支撑连接，每个连接件5的一端均与一个送粉管4远离出口的一端转动连接，连接件5的另一端与移动套3转动连接，连接件5用于带动送粉管4绕靠近出口的一端转动。

具体实施时，如图1所示，操作人员拨动旋转套2，使旋转套2绕主体1转动，旋转套2转动带动移动套3沿轴向移动，移动的同时拉动连接件5动作，连接件5驱动送粉管4绕主体1的一端转动角度，通过旋转套2转动完成送粉管4的送粉角度的调节，此时向送粉管4内送粉，沿送粉管4的出口端轴线方向喷出的粉末，多个送粉管4喷出的粉末在激光通道13轴线的延长线上的同一点汇聚，形成粉斑，粉斑与送粉管4出口端沿激光通道13轴向的垂直距离即为粉焦，当送粉角度较大时，即送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间夹角的角度较大，粉焦长度越短，在激光通道13轴线的延长线上同一点汇聚形成的粉斑越小；当送粉角度较小时，即送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间夹角的角度较小，粉焦长度越长，在激光通道13轴线的延长线上同一点汇聚形成的粉斑越大，通过转动旋转套2实现多个送粉管4的送粉角度同步调节，相较于现有的更换拆装使用不同粉焦长度的喷嘴来进行粉焦长度的调节，本申请只需要转动旋转套2即可实现粉焦长度的调节，不需要拆装更换，方便调节操作。

如图2和图4所示，具体地，在本实施例中，主体1包括：第一主体11和第二主体12，第二主体12与第一主体11同轴连接，第一主体11和第二主体12通过紧固件14连接。其中，第一主体11和第二主体12可以采用螺纹连接、铆接等方式将第一主体11和第二主体12固定连接为一体，保证熔覆装置工作时结构的稳定性。

作为一种可能实现的方式，第一主体11和第二主体12焊接，保证了熔覆喷嘴工作时结构的稳定性，方便安装。

作为另一种可能实现的方式，第一主体11和第二主体12为一体结构，在生产制造零部件结构时更加便捷，减少安装工序。

如图4所示，具体地，在本实施例中，第二主体12的内壁设置有冷却腔121，冷却腔121设置有进水接头122和出水接头123，冷却腔121用于注入冷却液。操作人员将冷却液由进水接头122处通入冷却腔121内，当冷却腔121内集满冷却液后，再由出水接头123处流出，在熔覆喷头工作的过程中，冷却液持续不断地通入冷却腔121，在冷却腔121内形成冷却液循环，增大了冷却面积，在进行激光熔覆作业时对熔覆喷嘴进行物理降温，提高了熔覆喷嘴的送粉冷却效果。

如图2和图5所示，具体地，在本实施例中，旋转套2的内壁设置有环形凹槽201，第一主体11的外壁设置有环形凸缘112，环形凸缘112与环形凹槽201卡接，且旋转套2通过环形凹槽201与环形凸缘112的配合相对第一主体11绕旋转套2的轴线转动。旋转套2通过环形凹槽201与第一主体11的环形凸缘112卡接，操作人员拨动旋转套2时，旋转套2沿着环形凹槽201与环形凸缘112的卡接区域，绕第一主体11的轴线转动，环形凹槽201与环形凸缘112的卡接区域可以发生相对滑动，方便操作人员拨动旋转套2完成送粉管4的送粉角度调节，操作简单。

如图1和图2所示，具体地，在本实施例中，主体1还包括罩壳111，罩壳111设置于第一主体11，旋转套2绕旋转套2的轴线转动连接于第一主体11，罩壳111罩设于旋转套2的外壁，且罩壳111的侧壁开设有操作孔，操作孔用于拨动旋转套2在罩壳111内相对第一主体11绕旋转套2的轴线转动。操作人员通过拨动操作孔处露出的旋转套2，使旋转套2在罩壳111内绕第一主体11转动，旋转套2转动带动移动套3沿旋转套2的轴向移动，移动的同时拉动连接件5动作，连接件5驱动送粉管4绕第二主体12远离第一主体11的一端转动角度，通过旋转套2转动完成送粉管4的送粉角度的调节，在进行激光熔覆作业时对较高温度容易对旋转套2造成破坏，通过罩壳111侧壁开设操作孔的结构，方便操作人员调节粉焦的同时，保护了旋转套2，延长了旋转套2的使用寿命。

如图2和图4所示，具体地，在本实施例中，第二主体12远离第一主体11的一端为圆锥状结构，圆锥状结构的顶端设置有通孔，通孔用于通过激光。送粉管4的一端与第二主体12的靠近通孔的一端转动支撑连接，送粉管4的另一端转动设置于移动套3，多个送粉管4围绕第二主体12的外壁倾斜且间隔分布，圆锥状结构增大了第二主体12与多个送粉管4之间的接触面积，便于拆卸和安装。

如图4所示，具体地，在本实施例中，移动套3的内壁设置有导向槽113，导向槽113的导向与移动套3的轴向平行，熔覆喷嘴还包括定位部件6，定位部件6的一端与第一主体11固定连接，定位部件6的另一端与导向槽113滑动配合，定位部件6用于沿导向槽113滑动。当操作人员拨动旋转套2，使旋转套2绕第一主体11的轴线转动时，旋转套2转动带动移动套3动作，由于移动套3上设置有定位部件6，第一主体11设置有定位孔，定位部件6的一端穿过定位孔与第一主体11固定连接，定位部件6受到导向槽113的限位作用仅可沿第一主体11的轴向移动，移动套3移动的同时拉动连接件5动作，连接件5驱动送粉管4绕第二主体12远离第一主体11的一端转动角度，完成对粉焦长度的调节，保证了熔覆喷嘴进行调节动作时结构的稳定性。示例性的，定位部件6可以设置有1个、2个、4个等，在此对定位部件6的个数不做具体限定，定位部件6的个数越多，进行调节动作时，移动套3与第一主体11之间的结构越稳定，减少移动套3与第一主体11之间沿径向发生的相对错位，保证对送粉管4转动角度的调节准确性。

如图5所示，具体地，在本实施例中，旋转套2的外壁设置有防滑纹202，增大拨动旋转套2时手部与旋转套2之间的摩擦力，便于操作。

如图1、图3和图4所示，具体地，在本实施例中，连接件5可以为连接片或者连接杆，在此对连接件5不做具体限定，连接片和连接杆均具有较好的支撑和牵拉作用，保证操作人员拨动旋转套2时驱动送粉管4转动的平稳性。其中，连接件5的长度可以为13mm、14mm、15mm等，在此对连接件5的长度不做具体限定，连接件5的长度越大，送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间夹角的角度的变动范围越大，可增大熔覆喷嘴粉焦调节的范围。

具体地，在本实施例中，送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间的夹角为30°～35°。当拨动旋转套2时，送粉管4可绕主体1的一端转动调节5°，示例性的，送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间的夹角可以为30°、32°、33°、35°等，在此对送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间的夹角不做具体限定，其中，当送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间的夹角为30°～35°时，粉焦可调节的范围为7mm～11mm，粉斑大小的变化范围为2mm～5mm。当熔覆喷嘴所需的粉焦长度较长时，即工作状态下送粉角度较小，通过拨动旋转套2，使送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间夹角的角度逐渐减小，熔覆喷嘴在激光通道13轴线的延长线上同一点汇聚形成的粉斑逐渐增大；当覆喷嘴所需的粉焦长度较短时，即工作状态下送粉角度较大，通过反向拨动旋转套2，使送粉管4的出口的轴线与激光通道13的轴线之间夹角的角度逐渐增大，熔覆喷嘴在激光通道13轴线的延长线上同一点汇聚形成的粉斑逐渐减小，通过反复拨动旋转套2调节送粉管4的送粉角度，直至粉焦长度以及粉斑大小满足要求后，停止拨动旋转套2，完成对熔覆喷嘴的粉焦调节工作，易于操作。

同时，本发明提供的一种熔覆装置，包括：机械臂、激光发生器、激光头、送粉管4、送粉机构和熔覆喷嘴，其特征在于，熔覆喷嘴为如上述的任一项的熔覆喷嘴，熔覆喷嘴、激光发生器和送粉机构均设置于机械臂，激光发生器与激光头连接，激光头与主体1连接，送粉管4的进口与送粉机构连通。

工作时，激光发生器将产生的激光传输至激光头处，并穿过熔覆喷嘴的激光通道13，同时，送粉机构将金属粉末通入送粉管4内，经送粉管4的出口端喷出，喷出后多个送粉管4在激光通道13的轴线延长线的同一点汇聚形成粉斑，当操作人员对不同形状工件进行熔覆工艺时，需要使熔覆喷嘴变换不同长度的粉焦，此时仅需要通过调节熔覆喷嘴，即可实现对不同工艺要求的粉焦长度的自由调节，提高了激光熔覆效率以及工艺的稳定性，保证了激光熔覆的品质。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种熔覆喷嘴，其特征在于，包括：

主体，内部设置有激光通道，所述激光通道用于穿过激光；

旋转套，绕所述旋转套的轴线转动连接于所述主体；

移动套，与所述旋转套螺纹配合连接，所述移动套与所述主体轴向移动配合，通过所述旋转套的转动驱动所述移动套相对所述主体沿轴向移动；

多个送粉管，围绕所述主体的外壁间隔分布，所述多个送粉管的出口的轴线均相交于所述激光通道的轴线的延长线上的同一点，所述送粉管的靠近出口的一端与所述主体的一端转动支撑连接；

多个连接件，每个所述连接件的一端均与一个所述送粉管远离所述出口的一端转动连接，所述连接件的另一端与所述移动套转动连接，所述连接件用于带动所述送粉管绕靠近所述出口的一端转动。

2.根据权利要求1所述的熔覆喷嘴，其特征在于，所述主体包括：第一主体和第二主体，所述第二主体与所述第一主体同轴连接，所述第一主体和第二主体通过紧固件连接；

或者，所述第一主体和所述第二主体焊接；

或者，所述第一主体和所述第二主体为一体结构。

3.根据权利要求2所述的熔覆喷嘴，其特征在于，所述第二主体的内壁设置有冷却腔，所述冷却腔设置有进水接头和出水接头，所述冷却腔用于注入冷却液。

4.根据权利要求2所述的熔覆喷嘴，其特征在于，所述旋转套的内壁设置有环形凹槽，所述第一主体的外壁设置有环形凸缘，所述环形凸缘与所述环形凹槽卡接，且所述旋转套通过所述环形凹槽与所述环形凸缘的配合相对所述第一主体绕所述旋转套的轴线转动。

5.根据权利要求2所述的熔覆喷嘴，其特征在于，所述主体还包括罩壳，所述罩壳设置于所述第一主体，所述旋转套绕所述旋转套的轴线转动连接于所述第一主体，所述罩壳罩设于所述旋转套的外壁，且所述罩壳的侧壁开设有操作孔，所述操作孔用于拨动所述旋转套在所述罩壳内相对所述第一主体绕所述旋转套的轴线转动。

6.根据权利要求2所述的熔覆喷嘴，其特征在于，所述第二主体远离所述第一主体的一端为圆锥状结构，所述圆锥状结构的顶端设置有通孔，所述通孔用于通过所述激光。

7.根据权利要求2所述的熔覆喷嘴，其特征在于，所述移动套的内壁设置有导向槽，所述导向槽的导向与所述移动套的轴向平行，所述熔覆喷嘴还包括定位部件，所述定位部件的一端与所述第一主体固定连接，所述定位部件的另一端与所述导向槽滑动配合，所述定位部件用于沿所述导向槽滑动。

8.根据权利要求1所述的熔覆喷嘴，其特征在于，所述旋转套的外壁设置有防滑纹。

9.根据权利要求1所述的熔覆喷嘴，其特征在于，所述送粉管的出口的轴线与所述激光通道的轴线之间的夹角为30°～35°。

10.一种熔覆装置，包括：机械臂、激光发生器、激光头、送粉管、送粉机构和熔覆喷嘴，其特征在于，熔覆喷嘴为如权利要求1-9任一项所述的熔覆喷嘴，所述熔覆喷嘴、所述激光发生器和所述送粉机构均设置于所述机械臂，所述激光发生器与所述激光头连接，所述激光头与所述主体连接，所述送粉管的进口与所述送粉机构连通。