CN202272950U - 激光熔覆同轴双路送粉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光熔覆同轴双路送粉装置，属于激光加工设备的配套设备。所述铜聚焦镜连接筒（1）的上端安装聚焦镜，其下端与所述铜导光筒（2）采用法兰盘联接，铜导光筒（2）的下部安装锥形铜罩（4），锥形铜罩（4）的锥壁上加工两个左右对称的通孔，两个通孔中安装管状连接件（6），可调减压头下端（14）的出粉细管可直接插入管状连接件（6）的上部，管状连接件（6）的下部与铜送粉嘴（5）螺纹联接。该装置采用锥形铜罩及水冷装置，从而有效地保护操作人员和设备的安全。同时采用双路送粉方式，分别调整各自粉末流流速，保证了双路送粉的送粉精确度，提高了生产效率。

Description

激光熔覆同轴双路送粉装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光熔覆同轴双路送粉装置，属于激光加工设备的配套设备。

背景技术

激光熔覆是一种先进的金属零件表面强化、改性和修复技术。该技术的原理为激光束通过聚焦镜聚焦在金属零件待强化、改性和修复的表面上，激光焦点作用区的金属表面在激光的作用下熔化，形成激光熔池。与此同时，金属粉末由惰性气体输送，通过送粉嘴喷射进入激光熔池。金属零件在数控加工平台的驱动下，按照预先设定的运动路径做与激光焦点的相对运动，当激光焦点离开后，激光熔池在金属零件的冷却作用下，凝固并与金属零件形成牢固的冶金结合，由此，可在金属零件表面制备一层金属熔覆层，以达到金属零件表面强化、改性和修复的目的。激光熔覆是一种柔性的金属表面强化、改性和修复技术，由于激光能量密度高、加热速度快，所以在金属零件中产生激光熔池小，同时热影响区也很小，几乎不改变金属零件基体的组织和力学性能，此外，由于激光与金属零件为非直接接触，易于实现激光熔覆技术的自动化控制。

目前，激光熔覆粉末添加的方式主要有两种，一种是预涂粉末法，即将粘接剂与金属粉末混合，然后，金属粉末粘接剂混合液按一定厚度涂覆或喷涂在金属表面，晾干，在激光的作用下，使金属粉末涂覆层和金属零件表面一薄层同时熔化，激光离开后，激光熔池凝固，形成激光熔覆层；另一种方法是同步送粉法，这种方法又分为两种，第一种为侧向送粉；第二种为同轴送粉。侧向送粉法，即采用一路送粉嘴，将送粉嘴对准激光熔池，把金属粉末送入激光熔池中，这种方法结构简单，但受激光焦点运动方式的限制，粉末利用率不高。还有同轴送粉法，这种送粉法是粉末汇聚焦点与激光焦点重合，该方法是目前普遍采用的一种方法，由于激光束轴线和粉束轴线的同轴性无法进行微调，使金属粉末不能准确的送入激光熔池，从而降低了金属粉末的利用率，并对工艺过程产生不利影响；为了满足长距离送粉，现有送粉头所采用的载粉气体压力较大，容易使粉末在送粉头出口处被吹散，同样降低了金属粉末的利用率，影响生产效率；现有同轴送粉嘴多采用水平方向将粉末送入送粉头，容易在入口处产生积粉，造成送粉不均匀。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种激光熔覆同轴双路送粉装置，该装置采用锥形铜罩及水冷装置，从而有效保护操作人员和设备的安全。同时采用双路送粉方式，分离调整各自粉末流流速，保证了双路送粉的送粉精确度，提高了生产效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种激光熔覆同轴双路送粉装置，包括铜聚焦镜连接筒、铜导光筒及铜送粉嘴，所述铜聚焦镜连接筒的上端安装聚焦镜，其下端与铜导光筒采用法兰盘联接，铜导光筒的下部安装锥形铜罩，所述锥形铜罩锥壁上加工两个左右对称的通孔，两个通孔中安装管状连接件，可调减压头下端的出粉细管可直接插入管状连接件的上部，管状连接件的下部与铜送粉嘴螺纹联接。所述铜聚焦镜连接筒下端为法兰盘，其上端加工内螺纹，在其上部侧壁上有一个通入氩气的进气孔。所述铜导光筒为变径筒状体，其上端部为法兰盘，中部设置水冷装置，下部外表面加工螺纹。所述水冷装置的两侧左右对称设置进水口和出水口。

所述铜导光筒的下部与锥形铜罩螺纹联接，在靠近锥形铜罩顶部铜导光筒的螺纹上设置锁紧圆螺母；锥形铜罩锥壁上两个通孔的轴线分别与铜导光筒轴线夹角为45°，所述两个通孔中的管状连接件采用螺母将其轴向固定。

所述可调减压头的上部腔体一端安装斜面调节丝堵另一端安装送粉嘴，所述斜面调节丝堵的一端有与螺丝刀相配合的凹槽另一端为斜面，所述斜面与可调减压头的上部腔体的轴线夹角为45°。在靠近送粉嘴的侧壁上装有管状泄气阀，所述管状泄气阀的管体上加工一个气孔，管体的内螺纹中装有气压调节螺栓，通过气压调节螺栓控制气孔的大小。

本实用新型的有益效果是：解决了激光过程中的反光问题，该装置的下端设置锥形铜罩，激光熔覆过程中的激光反光可被锥形反光返回，从而有效保护操作人员和设备安全。由于铜的导热率高，且对激光吸收率低，激光反光不容易使铜罩过热；在铜导光筒的中间部位设置水冷装置，激光反光传给锥形铜罩和铜导光筒的热量将由水冷装置带走，有效降低锥形铜罩的温度，防止激光反光损坏锥形铜罩。同时铜导光筒中间的水冷装置，阻止热量向上传输，有效避免了聚焦镜温度过高，从而避免价格昂贵的透射聚焦镜的损坏。由于管状调节阀紧挨送粉嘴，经过减压的载气粉末流运行距离短，粉末流流速易于控制；双路送粉嘴，每路各安装一个可调节减压头，分别调整各自粉末流流速，保证了双路送粉的送粉精确度。铜聚焦镜连接筒与铜导光筒通过法兰连接，二者可做相对水平调整，以保证激光焦点和粉末焦点汇聚在一点，提高了粉末的有效利用率，保证了工艺过程的稳定性。

附图说明

图1是激光熔覆同轴双路送粉装置的结构示意图；

图2是管状调节阀的局部放大图。

在图1、2中，1.铜聚焦镜连接筒，2.铜导光筒，3.可调减压头，4.锥形铜罩，5.铜送粉嘴，6.管状连接件，7.锁紧螺母，8. 氩气进气孔，9.水冷装置，10.进水口，11.出水口，12.斜面调节丝堵，13.送粉嘴，14.可调减压头下端，15.气压调节螺栓，16.气孔，17，18.螺栓，19.螺母，20.管状调节阀。

具体实施方式

实施例

图1是本实用新型公开的一个实施例，所述激光熔覆同轴双路送粉装置包括铜送粉嘴5及聚焦镜，所述装置的铜聚焦镜连接筒1的上端安装聚焦镜，其下端与铜导光筒2采用法兰盘联接，铜导光筒2的下部与锥形铜罩4螺纹联接，在靠近锥形铜罩4顶部铜导光筒2的螺纹上设置锁紧圆螺母7，锥形铜罩4锥壁上加工两个左右对称的通孔，两个通孔的轴线都与铜导光筒2的轴线夹角为45°，采用螺母19将管状连接件6固定在锥形铜罩4两个通孔的锥壁上。可调减压头下端14的出粉细管可直接插入管状连接件6的上部，管状连接件6的下部与铜送粉嘴5螺纹联接。所述铜聚焦镜连接筒1下端为法兰盘，其上端加工内螺纹，在其上部侧壁上有一个通入氩气进气孔8。 所述铜导光筒2为变径筒状体，其上部的内径与铜聚焦镜连接筒1的内径相同，其下部的内径小于铜聚焦镜连接筒1的内径；铜导光筒2的上端部为法兰盘，中部设置水冷装置9，下部外表面加工螺纹。水冷水的进水口10和出水口11在所述水冷装置9的左右两侧对称布置。铜聚焦镜连接筒1与铜导光筒2通过法兰连接，由于铜导光筒2上端法兰盘六个均布的直孔直径大于螺栓18的直径，因此，铜导光筒2在螺栓18紧固前，可相对于铜聚焦镜连接筒1水平移动带动铜送粉嘴5水平移动，从而可保证激光焦点和粉末焦点汇聚在一点。

本实用新型在导光筒2的下部设置锥形罩4解决了激光过程中的反光问题。激光熔覆过程中，激光的反光是一个必须控制的问题，一方面，激光反光，可能烧伤操作人员；另一方面，还可能烧坏送粉管路及水冷管路，迫使激光熔覆过程中断，降低生产效率。激光熔覆过程中的激光反光，可以被锥形罩4反光返回，从而有效保护操作人员和设备安全。由于铜的导热率高，且对激光吸收率低，激光反光不容易使锥形铜罩4过热。本实用新型在铜导光筒2的中间部位设置一个水冷装置9，由于锥形铜罩4与铜导光筒2通过螺纹连接，激光反光传给锥形铜罩4的热量，在螺纹连接处通过热传导的方式，传导给铜导光筒2，这些热量将由水冷装置9带走，该设计的作用是：一是铜锥形罩4的温度被有效降低，防止激光反光损坏锥形铜罩4；二是通过铜导光筒2中间的水冷装置9，阻止热量向上传输，有效避免了聚焦镜温度过高，从而造成价格昂贵透射聚焦镜的损坏；三是水冷装置9与锥形铜罩4分离，简化了锥形铜罩4的结构，使其易于加工，降低了制造成本。

所述可调减压头3的上部腔体一端安装斜面调节丝堵12另一端设置送粉嘴13，在靠近送粉嘴13的侧壁上装有管状调节阀20。斜面调节丝堵12的一端有与调节螺丝刀相配合的凹槽另一端为斜面，所述斜面与可调减压头3的上部腔体的轴线夹角为45°。所述管状调节阀的管体上加工一个通孔16，管体的内螺纹中装有气压调节螺栓15，通过气压调节螺栓15调节通孔16的大小以控制可调减压头3的压力。

可调减压头3是为了调节粉末气流的流速而设计的，可调减压头的工作原理如下，粉末流通过进入可调减压头3，粉末流直接打击到斜面调节丝堵12的斜面上，粉末流打击到斜面后，散开在可调减压头3的上部腔体中向下降落，并从铜送粉嘴5出口喷出。

激光熔覆同轴双路送粉装置的管状调节阀20紧挨送粉嘴13，经过减压的载气粉末流运行距离短，粉末流流速易于控制。双路送粉嘴，每路各安装一个可调节减压头，分别调整各自粉末流流速，保证了双路送粉的送粉精确度。

Claims (8)

1.一种激光熔覆同轴双路送粉装置，包括铜聚焦镜连接筒（1）、铜导光筒（2）及铜送粉嘴（5），其特征是：所述铜聚焦镜连接筒（1）的上端安装聚焦镜，其下端与所述铜导光筒（2）采用法兰盘联接，铜导光筒（2）的下部安装锥形铜罩（4），锥形铜罩（4）的锥壁上加工两个左右对称的通孔，两个通孔中安装管状连接件（6），可调减压头下端（14）的出粉细管可直接插入管状连接件（6）的上部，管状连接件（6）的下部与铜送粉嘴（5）螺纹联接。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆同轴双路送粉装置，其特征是：所述铜聚焦镜连接筒（1）下端为法兰盘，其上端加工内螺纹，在其上部侧壁上有一个通入氩气的进气孔（8）。

3.根据权利要求1所述的激光熔覆同轴双路送粉装置，其特征是：所述铜导光筒（2）为变径筒状体，其上端部为法兰盘，中部设置水冷装置（9），下部外表面加工螺纹。

4.根据权利要求3所述的激光熔覆同轴双路送粉装置，其特征是：所述水冷却装置（9）的两侧对称设置进水口（10）和出水口（11）。

5.根据权利要求1所述的激光熔覆同轴双路送粉装置，其特征是：所述铜导光筒（2）的下部与锥形铜罩（4）螺纹联接，在靠近锥形铜罩（4）顶部铜导光筒（2）的螺纹上设置锁紧圆螺母（7），锥形铜罩（4）的两个通孔的轴线分别与铜导光筒（2）轴线夹角为45°。

6.根据权利要求1所述的激光熔覆同轴双路送粉装置，其特征是：所述可调减压头（3）的上部腔体一端安装斜面调节丝堵（12）另一端设置送粉嘴（13），在靠近送粉嘴（13）的侧壁上装有管状调节阀（20）。

7.根据权利要求6所述的激光熔覆同轴双路送粉装置，其特征是：所述斜面调节丝堵（12）的一端有与螺丝刀相配合的凹槽另一端为斜面，所述斜面与可调减压头（3）的上部腔体的轴线夹角为45°。

8.根据权利要求6所述的激光熔覆同轴双路送粉装置，其特征是：所述管状调节阀（20）的管体上加工一个通孔（16），管体的内螺纹中装有气压调节螺栓（15），通过气压调节螺栓（15）控制通孔（16）的大小以调节可调减压头（3）的压力。

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