CN202989279U - 激光快速成形同轴送粉喷嘴 - Google Patents

Abstract

激光快速成形同轴送粉喷嘴，通过一个可前后左右调节的连接套与镜座相连接，喷嘴整体为锥形，主要包括冷却内套、冷却外套、粉套、外环、连接管和直水管；冷却内套中心开有锥形孔，形成光路腔，冷却内套与冷却外套两个部件相互配合形成环形冷却腔，在冷却外套上表面开有两个关于中心轴线对称的出水口，粉套固定在冷却外套的外面，两者互相连接配合，粉套外端面均布四个送粉通道，冷却外套与粉套选用锥度配合连接，在粉套上端面均布四个与送粉通道对应的进粉口。本实用新型具有结构紧凑、送粉均匀、粉末汇聚性好的优点，同时能够较好的解决反弹堵粉的问题。

Description

激光快速成形同轴送粉喷嘴

技术领域：本实用新型涉及一种喷嘴，尤其是一种激光快速成形同轴送粉喷嘴，属于激光加工技术领域。

背景技术：激光快速成形技术是近些年在快速成形（RapidPrototyping，RP）技术和激光熔覆技术基础上，融合了机械精密传动、数控技术、计算机技术、激光技术、材料科学技术以及传感技术等多学科的高精尖绿色加工技术。激光快速成形技术是利用高能激光束局部熔化金属表面形成熔池，同时将金属原材料侧向或同轴送入熔池，形成与基体冶金结合，其实质是在计算机控制下的三维激光熔覆技术。激光快速成形技术具有成形零件复杂、加工材料范围广泛、柔性化程度高等独特优点，广泛应用于复杂零件的直接制造和修复，目前该技术已成为激光加工领域研究的热点问题。同轴送粉技术是激光快速成形材料供给方式中较为先进的供给方式，粉末流与激光束同轴耦合输出，而同轴送粉喷嘴作为同轴送粉系统的关键部件之一，已成为各科研单位的研究热点。目前，国内外大多数研究单位均研制出了适合本单位需要的同轴送粉喷嘴，但现有的同轴送粉喷嘴大多存在粉末汇聚性差、粉末利用率低、出粉口容易堵塞等缺点。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种应用于激光金属快速成形的同轴送粉喷嘴，具有结构紧凑、送粉均匀、粉末汇聚性好的优点，同时为防止半熔状态的粉末颗粒反弹堵塞送粉通道，在喷嘴下端又设计了防粘连斜面，能够较好的解决反弹堵粉的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：激光快速成形同轴送粉喷嘴,通过一个可前后左右调节的连接套与镜座相连接，喷嘴整体为锥形，主要包括冷却内套、冷却外套、粉套、外环、连接管和直水管。冷却内套中心开有锥形孔，形成光路腔，以便于激光光束从中穿过。冷却内套与冷却外套两个部件相互配合形成环形冷却腔，并保证其密封性，在冷却外套上表面开有两个关于中心轴线对称的通道，作为进出水之用。粉套固定在冷却外套的外面，两者互相连接配合，可进行拆卸清理，粉套外端面均布四个送粉通道，该送粉通道设计为收缩型，使气粉混合物在从送粉通道喷出后具有较好的粉末汇聚性。冷却外套与粉套选用锥度配合连接，以保证外套内腔与粉套外腔构成紧密配合形成完整的送粉通道。在粉套上端面均布四个与送粉通道对应的进粉口，用于安装接头，以达到连接送粉喷嘴与送粉软管的目的。

送粉通道沿中心轴线可均布4个或6个，部分用来做送粉通道，部分用来加载保护气，防止在激光加工的过程中出现氧化。

光路腔成锥形设计，激光光束经聚焦镜聚焦后光斑直径呈现逐渐缩小的趋势，加之送粉喷嘴在竖直方向具有一定的高度，因而锥形腔更适合激光束的穿过。

送粉通道与水平轴线之间的夹角应为70°左右。

送粉通道采用收缩出口。

该送粉喷嘴选用紫铜进行制造，因其具有良好的导热性能，在冷却腔中循环水的作用下，能够起到良好的冷却效果，保证送粉喷嘴能够稳定、连续的工作。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型上端的俯视图。

图3是送粉通道的结构示意图。

图4是冷却内套与冷却外套的结构示意图。

图中：1为连接管；2为直水管；3为冷却外套；4为冷却内套；5为粉套；6为外环；7为光路腔；8为进出水口；9为环形冷却腔；10为进粉口；11为送粉通道。

具体实施方式：

如图1-图4所示，本实用新型中的冷却外套3和冷却内套4相互配合构成环形冷却腔9，在冷却外套3上关于轴线对称均布有两个孔，即进出水口8，连接管1和直水管2相互连接，安装到进出水口8上。冷却内套4中间的锥形空腔为光路腔7，激光光束穿过光路腔7，照射到基体上。冷却外套3和粉套5相互配合连接，在粉套5的上半部分关于轴线均布四个进粉口10，下半部分为与进粉口10相对应的送粉通道11。外环6和粉套5采用锥度配合连接形成完整的送粉通道。

送粉通道11采用收缩式出口，使粉末具有良好的汇聚性。

送粉喷嘴底端设计成锥形，能够有效地减少粉末颗粒反弹对喷嘴底端的粘连，防止阻塞送粉出口。

冷却水经进水口进入，经过环形冷却腔9再从出水口排除，带走了在激光加工过程中产生的大量热，防止加工过程中送粉喷嘴过热造成喷嘴的堵塞与损坏。

下面结合附图说明本实用新型的一次动作过程：

激光束经反射聚焦后竖直射入光路腔7中，进而照射到喷嘴下方的基体上。气粉混合体由送粉器送入进粉口10并快速进入送粉通道11中，在载气和重力的共同作用下，气粉混合体从送粉通道11喷出后汇聚于激光光束焦点处，完成激光熔覆，与此同时，冷却水经连接管1和直水管2进入环形冷却腔9并迅速排出，带走大量的热，实现对送粉喷嘴的冷却。

Claims (6)

1.激光快速成形同轴送粉喷嘴,通过一个可前后左右调节的连接套与镜座相连接，喷嘴整体为锥形，其特征在于：主要包括冷却内套、冷却外套、粉套、外环、连接管和直水管；冷却内套中心开有锥形孔，形成光路腔，冷却内套与冷却外套两个部件相互配合形成环形冷却腔，在冷却外套上表面开有两个关于中心轴线对称的出水口，粉套固定在冷却外套的外面，两者互相连接配合，粉套外端面均布四个送粉通道，冷却外套与粉套选用锥度配合连接，在粉套上端面均布四个与送粉通道对应的进粉口。

2.如权利要求1所述的激光快速成形同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述的送粉通道采用收缩出口。

3.如权利要求1所述的激光快速成形同轴送粉喷嘴,，其特征在于：送粉通道沿中心轴线均布4个或6个。

4.如权利要求1所述的激光快速成形同轴送粉喷嘴,，其特征在于：送粉通道与水平轴线之间的夹角为70°。

5.如权利要求1所述的激光快速成形同轴送粉喷嘴,，其特征在于：所述的送粉喷嘴选用紫铜进行制造。

6.如权利要求1所述的激光快速成形同轴送粉喷嘴,，其特征在于：所述的光路腔成锥形设计。

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