CN202380090U - 激光熔覆粉丝复合喷头 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种激光熔覆粉丝复合喷头，包括中空的连接套、中空的气套、送丝管和送气管，所述连接套的一端与激光头部件连接、所述连接套的另一端与所述气套连接，所述送丝管贯穿于所述连接套和所述气套，且所述送丝管与所述连接套、所述气套同轴设置，所述送气管的出口与所述气套的空腔相连通。本实用新型所揭示的激光熔覆粉丝复合喷头，其连接套、送丝管和气套同轴设置，从而保证了被熔材料、激光光束和保护气的同轴，实现光料的精确耦合，提高了激光熔覆效果。

Description

激光熔覆粉丝复合喷头

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆领域，尤其涉及一种用于激光光内粉丝熔覆工艺的光内送丝喷头。

背景技术

在激光熔覆制造过程中，高能激光束将被熔材料(通常为金属粉末和/或金属丝)熔化并且与基体材料产生冶金结合，在基体材料表面形成熔覆层，熔覆层可以增强基体表面耐磨、抗冲击和耐腐蚀等性能，因此被广泛应用于对材料的表面改性或对产品的表面修复。激光熔覆过程中有一个关键步骤，即将激光和被熔材料同步传输至加工成形位置，并使被熔材料连续、准确、均匀地投入到加工面上按预定轨迹作扫描运动的聚焦光斑内，从而实现光料精确耦合，即同步送料技术，是保证成形质量的关键技术。同轴送料可以解决激光光束与被熔材料同轴送给的问题，可通过调整激光聚焦点使激光光束与被熔材料的聚焦点相重合，从而将激光光束和被熔材料同步传输至加工成形位置，实现光料精确耦合(即同步送料技术)，这是保证成形质量的关键技术。同时，使被熔材料利用率得到最大化和稀释率的最小化。

实现同步送料的关键部件之一就是送粉(丝)喷头，它直接决定了金属零件能否顺利成形，零件成形的尺寸进度、表面质量、内部组织性能等。现有的复合喷头在使用时，经常出现被熔材料和保护气不同轴的问题，这严重影响了激光熔覆效果。此外，现有的喷头普遍存在结构复杂、使用过程繁琐的问题，难以推广使用。

因此，有必要设计一种用于激光光内粉丝熔覆工艺的光内送丝喷头，不但可以实现金属丝材、金属粉末、激光光束同轴，而且结构简单、操作简便。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种用于激光光内粉丝熔覆工艺的光内送丝喷头，该喷头不但可以实现金属丝材、金属粉末、激光光束同轴，而且结构简单、操作简便。

为解决上述问题，本实用新型所揭示的激光熔覆粉丝复合喷头，包括中空的连接套、中空的气套、送丝管和送气管，所述连接套的一端与激光头部件连接、所述连接套的另一端与所述气套连接，所述送丝管贯穿于所述连接套和所述气套，且所述送丝管与所述连接套、所述气套同轴设置，所述送气管的出口与所述气套的空腔相连通。

优选地，所述喷头还包括导向管，所述导向管设置于所述连接套的底部且围绕所述送丝管。

优选地，所述连接套与所述送丝管之间设置有用于固定所述送丝管的横向位置的定位套，所述定位套设置有纵向贯通的通孔，所述送丝管从位于中心的中孔穿过。

优选地，所述导向管底部设置有连接管，所述连接管上部的外壁与所述导向管底部的内壁过盈配合，所述连接管的下部延伸至所述喷头的底部，所述连接管的内壁与所述送丝管的外壁具有一定的间隙。

优选地，所述连接套的空腔为倒圆椎形。

优选地，所述气套的空腔为倒圆椎形。

优选地，所述连接套的侧壁开设有用于泄压的泄压孔，所述泄压孔与所述连接套的空腔相通。

优选地，所述送气管纵向设置于所述喷头内，所述送气管的一端与所述连接套的空腔相通，所述送气管的另一端与所述气套的空腔相通。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型所揭示的激光熔覆粉丝复合喷头，其连接套、送丝管和气套同轴设置，从而保证了被熔材料、激光光束和保护气的同轴，实现光料的精确耦合，提高了激光熔覆效果。同时，由于用于容置气载粉末的空腔的外壁设置有与外界相通的泄压孔，可有效释放气载粉末中气体的一部分压力，防止粉末从喷头的出口喷出并发散，使得被熔粉末的投射更为均匀，激光熔覆效果更好。该复合喷头结构简单、操作简便。

附图说明

图1是本实用新型所揭示的复合喷头与激光头部件连接的结构示意图；

图2是本实用新型所揭示的复合喷头的结构示意图；

图3是图2中泄压孔A-A向的剖视图；

图4是定位套的俯视图；

图5是图2中B部分的放大示意图。

其中：1、连接套；2、送丝管；4、送气管；5、泄压孔；6、定位套；61、中孔；62、通孔；7、导向管；8、连接管；10、气套；100、激光头部件；101、粉腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述。

请参考图1和图2，本实用新型揭示了一种激光熔覆粉丝复合喷头，包括中空的连接套1、中空的气套10、送丝管2和送气管4，连接套1的一端与激光头部件100连接、连接套1的另一端与气套10连接，送丝管2贯穿于连接套1和气套10，且送丝管2与连接套1、气套10同轴设置，送气管4的出口与气套10的空腔相连通。连接套1的空腔形成喷头的粉腔101，用于容置被熔金属粉末。在本实用新型优选实施例中，连接套1的粉腔101为倒圆椎形，从而能将部分分散的粉末重新汇聚，提高粉末的利用率，同时起到反射激光的作用，起到保护激光喷头的效果。

进一步地，本实用新型所揭示的喷头还包括用于引导粉末方向的导向管7，导向管7设置于连接套1的底部且围绕送丝管2，导向管7的自由端一直延伸至喷头的出口。一般情况下，由于送丝管2是细长的标准件，送丝管2与导向管7之间的间隙较大，较大的间隙将导致粉末的流量过大，将影响激光熔覆效果。因此，在本实用新型优选实施例中，导向管7与喷头的出口之间设置有一定间距，且导向管7底部设置有连接管8，连接管8上部的外壁与导向管7底部的内壁过盈配合，连接管8的下部延伸至喷头的底部，即喷头的出口处，连接管8的内壁与送丝管2的外壁具有一定的间隙，请结合图5，从而保证粉末可以从该间隙向下垂直通过从而从喷头的出口喷出。

为了使送丝管2的位置更加固定，连接套1与送丝管2之间设置有用于固定送丝管2的横向位置的定位套6，请结合图4，定位套6为开设有纵向贯通的通孔62的圆柱体，定位套6的外侧壁与连接套1底部的内侧壁相固定，送丝管2从位于中心的中孔61穿过，从而对送丝管2的横向位置进行了限定，并对送丝管2起到了导向和矫直的作用，保证丝材准确垂直地从送丝管2输送到喷头出口。在本实用新型优选实施例中，通孔62的数量为5个，且环绕中孔61均匀设置。

使用时，气载金属粉末从喷头的入口进入粉腔101，粉末在气流作用下流动、搅拌，最后从喷头出口送出。但由于气载金属粉末中的气体具有一定的压力，粉末从喷头出口喷出时会因气流作用发散，从而导致影响激光熔覆效果。因此，在本实用新型优选实施例中，连接套1的侧壁开设有用于泄压的泄压孔5，请结合图3，具体地，泄压孔5位于连接套1的椎形粉腔101的上方，泄压孔5的一端与外界相通，另一端与粉腔101相通。泄压孔5可将气载金属粉末中的大部分气体排出，从而使粉末通过重力下落，以此来保证粉末从喷头的出口喷出时准直不发散，提高了激光熔覆效果。

由于整个喷头的出口离加工面还有一段距离，粉末从喷头出口喷出后会在这段距离里产生发散，出于保持粉末的挺度的目的，在本实用新型优选实施例中，气套10的空腔为倒圆椎形。送气管4纵向设置于喷头内，送气管4的一端与连接套1的空腔相通，送气管4的另一端与气套10的空腔相通。保护气从送气管4进入气套10的空腔，由于该空腔为倒圆椎形，保护气在椎形空腔内形成环形保护气帘，环形保护气帘可保持从喷头的出口喷出的粉末流的挺度，减小其发散角，进一步高了激光熔覆效果。

由于喷头的下部分在工作过程中承受着强烈的激光辐射和热辐射，而紫铜对激光有着良好的反射率以及良好的热传导率，因此，气套10、连接管8和送丝管2选用紫铜作为制造材料。进一步地，考虑到抗氧化及强度要求，连接套1、定位套6采用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造，以保证喷头具有较长的使用寿命。

本实用新型所揭示的激光熔覆粉丝复合喷头，在光内同轴送粉和光内同轴送丝技术基础上，总结光内同轴复合送丝、送粉激光熔覆方法的优点，研制出一种新型同轴送丝、送粉复合喷嘴，通过将连接套、送丝管和气套同轴设置，从而保证了被熔材料、激光光束和保护气的同轴，实现光料的精确耦合，提高了激光熔覆效果。同时，由于用于容置气载粉末的粉腔的外壁设置有与外界相通的泄压孔，可有效释放气载粉末中气体的一部分压力，防止粉末从喷头的出口喷出并发散，使得被熔粉末细小准直且不发散，投射更为均匀，激光熔覆效果更好。且本实用新型所揭示的复合喷头结构简单、操作简便、使用寿命长。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.激光熔覆粉丝复合喷头，包括中空的连接套(1)、中空的气套(10)、送丝管(2)和送气管(4)，所述连接套(1)的一端与激光头部件(100)连接、所述连接套(1)的另一端与所述气套(10)连接，其特征在于：所述送丝管(2)贯穿于所述连接套(1)和所述气套(10)，且所述送丝管(2)与所述连接套(1)、所述气套(10)同轴设置，所述送气管(4)的出口与所述气套(10)的空腔相连通。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆粉丝复合喷头，其特征在于：还包括导向管(7)，所述导向管(7)设置于所述连接套(1)的底部且围绕所述送丝管(2)。

3.根据权利要求1或2所述的激光熔覆粉丝复合喷头，其特征在于：所述连接套(1)与所述送丝管(2)之间设置有用于固定所述送丝管(2)的横向位置的定位套(6)，所述定位套(6)设置有纵向贯通的通孔(62)，所述送丝管(2)从位于中心的中孔(61)穿过。

4.根据权利要求2所述的激光熔覆粉丝复合喷头，其特征在于：所述导向管(7)底部设置有连接管(8)，所述连接管(8)上部的外壁与所述导向管(7)底部的内壁过盈配合，所述连接管(8)的下部延伸至所述喷头的底部，所述连接管(8)的内壁与所述送丝管(2)的外壁具有一定的间隙。

5.根据权利要求1所述的激光熔覆粉丝复合喷头，其特征在于：所述连接套(1)的空腔为倒圆椎形。

6.根据权利要求1所述的激光熔覆粉丝复合喷头，其特征在于：所述气套(10)的空腔为倒圆椎形。

7.根据权利要求1或5所述的激光熔覆粉丝复合喷头，其特征在于：所述连接套(1)的侧壁开设有用于泄压的泄压孔(5)，所述泄压孔(5)与所述连接套(1)的空腔相通。

8.根据权利要求1所述的激光熔覆粉丝复合喷头，其特征在于：所述送气管(4)纵向设置于所述喷头内，所述送气管(4)的一端与所述连接套(1)的空腔相通，所述送气管(4)的另一端与所述气套(10)的空腔相通。

Images