CN203625467U - 一种中空激光光内同轴送粉装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种中空激光光内同轴送粉装置，该送粉装置包括混合喷嘴腔与气流喷嘴腔，混合喷嘴腔与气流喷嘴腔相互连通，通过在混合喷嘴腔的外围开设气流喷嘴腔，不但减少已有喷嘴另外添加的保护气套以及保护气路，精简了喷嘴的结构，有效的减小了喷嘴的体积，降低了材料成本。而且在喷射时，粉末流与气流形成复合射流，使得喷出的粉末到达基板前汇聚性增加，提高光粉耦合性以及粉末的利用率。同时实现粉末与保护气的真正同轴，保证激光熔覆的质量。
Description
技术领域
本实用新型属于激光熔覆技术领域，具体涉及一种中空激光光内同轴送粉装置。
背景技术
激光熔覆也称为激光包覆（熔敷），是一门多学科交叉技术。激光熔覆利用高能的激光束对基材和熔覆材料进行辐照加热，使熔覆材料在基材表面迅速完成熔凝过程，与基材表面以冶金结合的方式融为一体。研究已经表明，激光熔覆所得到的熔覆层具有特殊的化学、物理等性能，能够显著的改善基体材料表面的耐腐蚀、耐磨、耐热、硬度、抗氧化等性能，可以有效地降低生产成本，基体与熔覆材料能够形成优势互补。
在激光熔覆过程中，实现激光束与被熔材料的精确耦合（即同步送料技术，使被熔材料能够准确、均匀并稳定地投入到成型面上按预定轨迹做动态扫描运动的激光光斑内），是保证成型质量的关键技术。现有的光内同轴送粉喷嘴是粉束通过中间的送粉管输送，外面添加保护气套以保护气的输送管输送保护气，粉路与保护气路分开，无法实现中空激光光内同轴送粉的复合喷射，同时造成熔覆喷嘴体积较大，结构复杂，调节困难。
鉴于以上问题，有必要提出一种新型的光内同轴送粉激光熔覆装置，以实现送粉的复合喷射，提高光粉耦合性以及粉末的利用率，同时简化喷嘴的结构，便于调节。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种中空激光光内同轴送粉装置，通过设置相互连通的混合喷嘴腔与气流喷嘴腔，在喷射时，使得粉末流与气流形成复合射流，提高光粉耦合性以及粉末的利用率，同时简化装置的结构，便于调节。
根据本实用新型的目的提出的一种中空激光光内同轴送粉装置，所述送粉装置包括主体、以及位于所述主体内部的混合喷嘴腔与气流喷嘴腔，所述气流喷嘴腔设置于所述混合喷嘴腔的外圈，所述混合喷嘴腔与所述气流喷嘴腔间设置有至少一个连通孔，以连通两个喷嘴腔。
优选的，所述气流喷嘴腔为设置于所述混合喷嘴腔外围一周的环形喷嘴腔。
优选的，所述混合喷嘴腔位于所述主体的中心位置处，所述环形喷嘴腔环绕所述混合喷嘴腔设置，所述环形喷嘴腔的前端逐渐向所述混合喷嘴腔一侧收拢。
优选的，所述混合喷嘴腔与所述气流喷嘴腔的前端逐渐向各自的轴线收缩形成锥柱形结构。
优选的，所述混合喷嘴腔与所述气流喷嘴腔前端的轴线相交，夹角为30-50°。
优选的，所述混合喷嘴腔与所述气流喷嘴腔前端的轴线相交，夹角为40°。
优选的，所述气流喷嘴腔的前端面与其前端的轴线垂直，并相对所述混合喷嘴腔的前端面向下倾斜。
与现有技术相比，本实用新型公开的中空激光光内同轴送粉装置的优点是：该送粉装置包括混合喷嘴腔与气流喷嘴腔，混合喷嘴腔与气流喷嘴腔相互连通，通过在混合喷嘴腔的外围开设气流喷嘴腔，不但减少了已有喷嘴另外添加的保护气套以及保护气路，精简了喷嘴的结构，有效的减小了喷嘴的体积，降低了材料成本。而且在喷射时，粉末流与气流形成复合射流，使得喷出的粉末到达基板前汇聚性增加，提高光粉耦合性以及粉末的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型公开的一种中空激光光内同轴送粉装置的结构示意图。
图2为A-A剖视图。
图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：
1、主体 2、混合喷嘴腔 3、气流喷嘴腔 4、连通孔
具体实施方式
现有的光内同轴送粉喷嘴是粉束通过中间的送粉管输送，外面添加保护气套以保护气的输送管输送保护气，粉路与保护气路分开，无法实现中空激光光内同轴送粉的复合喷射，同时造成熔覆喷嘴体积较大，结构复杂，调节困难等问题。
本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种中空激光光内同轴送粉装置，通过设置相互连通的混合喷嘴腔与气流喷嘴腔，在喷射时，使得粉末流与气流形成复合射流，提高光粉耦合性以及粉末的利用率，同时简化喷嘴的结构，便于调节。
下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请一并参见图1与图2，图1为本实用新型公开的一种中空激光光内同轴送粉装置的结构示意图。图2为A-A剖视图。如图所示，一种中空激光光内同轴送粉装置，送粉装置包括主体1、以及位于主体1内部的混合喷嘴腔2与气流喷嘴腔3，气流喷嘴腔3设置于混合喷嘴腔2的外圈，混合喷嘴腔2与气流喷嘴腔3间设置有至少一个连通孔4，以连通两个喷嘴腔。在喷射时，粉末流与载气同时进入混合喷嘴腔2，由于混合喷嘴腔与气流喷嘴腔3连通的结构设计，使得绝大部分载气进入气流喷嘴腔3射出，粉末则通过混合喷嘴腔2喷出，利用喷嘴中的气流喷嘴腔作为保护气喷嘴，对混合喷嘴腔射出的粉末流进行约束，形成复合射流，从而使粉末到达基板前基本不发散。其中载气为惰性气体，惰性载气作为保护气对熔池进行保护，同时减少了已有喷嘴另外添加的保护气套以及保护气路，简化结构，实现粉末与保护气的真正同轴，保证激光熔覆的质量。
气流喷嘴腔3为设置于混合喷嘴腔2外围一周的环形喷嘴腔。通过设置成环形结构，使得气流均匀的从混合喷嘴腔的一周喷出。
混合喷嘴腔2位于主体1的中心位置处，环形喷嘴腔环绕混合喷嘴腔2设置，环形喷嘴腔的前端逐渐向混合喷嘴腔一侧收拢。通过将环形喷嘴腔的前端收拢使得周边的惰性气流可同时向粉末流一侧喷射，实现有效的保护。
混合喷嘴腔2与气流喷嘴腔3的前端逐渐向各自的轴线收缩形成锥柱形结构。通过将喷嘴的前端收缩，实现气流与粉末流的汇聚。
混合喷嘴腔2与气流喷嘴腔3前端的轴线相交，夹角α可为30°、40°、50°。具体角度大小根据需要而定，以混合效果最佳为准，在此不做限制。
气流喷嘴腔3的前端面与其前端的轴线垂直，并相对混合喷嘴腔的前端面向下倾斜。通过将喷嘴对应的气流喷嘴腔的端面向下倾斜设置，可实现进一步的对粉末进行保护的目的，使得粉末到达基板前汇聚性增加，提高粉末的利用率。
本实用新型公开了一种中空激光光内同轴送粉装置，该送粉装置包括混合喷嘴腔与气流喷嘴腔，混合喷嘴腔与气流喷嘴腔相互连通，通过在混合喷嘴腔的外围开设气流喷嘴腔，不但减少已有喷嘴另外添加的保护气套以及保护气路，精简了喷嘴的结构，有效的减小了喷嘴的体积，降低了材料成本。而且在喷射时，粉末流与气流形成复合射流，使得喷出的粉末到达基板前汇聚性增加，提高光粉耦合性以及粉末的利用率。同时实现粉末与保护气的真正同轴，保证激光熔覆的质量。
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 (7)
1.一种中空激光光内同轴送粉装置，其特征在于，所述送粉装置包括主体、以及位于所述主体内部的混合喷嘴腔与气流喷嘴腔，所述气流喷嘴腔设置于所述混合喷嘴腔的外圈，所述混合喷嘴腔与所述气流喷嘴腔间设置有至少一个连通孔，以连通两个喷嘴腔。
2.如权利要求1所述的中空激光光内同轴送粉装置，其特征在于，所述气流喷嘴腔为设置于所述混合喷嘴腔外围一周的环形喷嘴腔。
3.如权利要求2所述的中空激光光内同轴送粉装置，其特征在于，所述混合喷嘴腔位于所述主体的中心位置处，所述环形喷嘴腔环绕所述混合喷嘴腔设置，所述环形喷嘴腔的前端逐渐向所述混合喷嘴腔一侧收拢。
4.如权利要求1-3任一项所述的中空激光光内同轴送粉装置，其特征在于，所述混合喷嘴腔与所述气流喷嘴腔的前端逐渐向各自的轴线收缩形成锥柱形结构。
5.如权利要求1所述的中空激光光内同轴送粉装置，其特征在于，所述混合喷嘴腔与所述气流喷嘴腔前端的轴线相交，夹角为30-50°。
6.如权利要求5所述的中空激光光内同轴送粉装置，其特征在于，所述混合喷嘴腔与所述气流喷嘴腔前端的轴线相交，夹角为40°。
7.如权利要求1所述的中空激光光内同轴送粉装置，其特征在于，所述气流喷嘴腔的前端面与其前端的轴线垂直，并相对所述混合喷嘴腔的前端面向下倾斜。
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|---|---|---|---|---|
| CN105839102A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-08-10 | 浙江工业大学 | 一种带保护气的叠板组合式宽带送粉喷嘴 |
| CN105887081A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-08-24 | 浙江工业大学 | 一种自束粉保护的宽带侧向送粉喷嘴 |
| CN112654447A (zh) * | 2018-05-28 | 2021-04-13 | Beam公司 | 用于金属粉末射流的分析系统和方法 |
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| CN105887081B (zh) * | 2016-05-16 | 2018-05-08 | 浙江工业大学 | 一种自束粉保护的宽带侧向送粉喷嘴 |
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