CN206751930U - 用于激光熔覆的全方位同轴送粉嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于激光熔覆的全方位同轴送粉嘴，包括一个中空的锥台、三个均布于锥台圆周方向的送粉管和送粉针、两路保护气通道。其中送粉管通过上端螺纹固定在锥台上，下端圆柱部分与锥台定位孔为间隙配合；送粉管端部通过塑料气管与送粉器相连接；两路保护气通道位于锥台内侧，通道上部也通过螺纹与送气管相连，激光熔覆时通入保护气体。其特征在于，采用同轴送粉嘴使粉末输送和激光熔覆同步进行，且能够实现全方位（360°）工况下的熔覆作业，其优点在于，结构简单，体积小，粉末利用率高，能够得到厚度、组织结构均匀、无气孔和裂纹等明显缺陷的涂层。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种送粉嘴，尤其是一种用于激光熔覆的全方位（360°）同轴送粉嘴。主要应用于复杂扭曲面进行大面积激光熔覆以获得高质量的防护涂层。
背景技术
激光熔覆由于稀释率低、热影响区小、熔覆产生的热应力和热变形也比较小等一系列优势使其在零件表面改性尤其是在制备抗磨耐蚀涂层方面表现出了极大潜力,是表面工程领域研究的热点。目前，激光熔覆技术已经广泛应用于汽车工业、模具修复、石油化工机械、航空航天等领域，并逐步应用于生物医用、电子信息技术等行业，具有极大的潜力和广阔的前景。传统的半导体激光器熔覆工艺中，激光头一般处于固定状态，出光方向只限于竖直面小角度范围，这导致不能对处于大角度甚至顶面的加工面进行现场熔覆；另外，传统的送粉方式采用侧向送粉和预制粉末的办法，一方面对于复杂曲面的长时间连续熔覆适应性不强，另一方面侧向送粉方法粉末利用率很低而预制粉末法则容易产生气孔使得涂层有较大缺陷。因而这两种送粉方法有较大的局限性。
发明内容
本实用新型的目的是提供了一种能够均匀输送熔覆粉末的送粉嘴，能够对机器人机械臂可到达的任何空间方位的平面或者复杂曲面进行大面积激光熔覆，从而得到厚度、组织结构均匀、无气孔和裂纹等明显缺陷的涂层。
1、熔覆面，2、同轴送粉嘴，3、半导体激光器激光头，4、可编程机器人，5、水、电、气控制系统，6、送粉器，7、半导体激光器控制系统，8、送粉针，9、圆锥台，10、送粉管，11、保护气管，12、转接件。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于激光熔覆的全方位（360°）同轴送粉嘴，包括一个中空的圆锥台，其周边为锥形夹层腔，其中部为通孔，圆锥台的后端中部通过连接件与半导体激光器连接，半导体激光器的激光头正对所述通孔中心；在圆锥台周边均布有沿锥台母线方向的送粉管和送粉针，送粉管和送粉针连通，与圆锥台夹层连通有两路保护气通道。其中送粉管通过其上端螺纹固定在圆锥台上，送粉管下端圆柱部分与圆锥台定位孔为间隙配合；送粉管端部通过塑料气管与送粉器相连接；两路保护气通道位于锥台内侧，通道上部也通过螺纹与送气管相连。
进一步地，采用同轴送粉的方法制备熔覆涂层，粉末输送和熔覆同步进行。
进一步地，所述半导体激光器固定在可编程机器人的万向臂端部，能够实现全方位（360°）工况下的熔覆作业。
进一步地，所述送粉管的个数为3个。
进一步地，同轴送粉嘴通过转换件连接在激光器光路上；通过编程控制机器人运动带动激光头和送粉嘴运动从而实现可控连续激光熔覆。
进一步地，获得的熔覆涂层，厚度均匀、组织结构稳定无明显缺陷。
本实用新型的优点是：1.本实用新型克服了传统激光熔覆不能对处于大角度甚至顶面的加工面进行现场熔覆的缺点，采用同轴送粉的方法制备熔覆涂层，粉末输送和熔覆同步进行，且能够实现全方位（360°）工况下的熔覆作业。2.本实用新型结构简单，体积小，粉末利用率高，能够得到厚度、组织结构均匀、无气孔和裂纹等明显缺陷的涂层。
附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型与激光熔覆系统连接示意简图。
图2为本实用新型结构示意图。
图中：1、熔覆面，2、同轴送粉嘴，3、半导体激光器激光头，4、可编程机器人，5、水、电、气控制系统，6、送粉器，7、半导体激光器控制系统，8、送粉针，9、圆锥台，10、送粉管，11、保护气管，12、转接件。
具体实施方式
实施例：参照图1、2所示，一种用于激光熔覆的全方位（360°）同轴送粉嘴，包括一个中空的锥台、三个均布于锥台圆周方向的送粉管和送粉针、两路保护气通道。其中送粉管通过上端螺纹固定在锥台上，下端圆柱部分与锥台定位孔为间隙配合；送粉管端部通过塑料气管与送粉器相连接；两路保护气通道位于锥台内侧，通道上部也通过螺纹与送气管相连，熔覆时通入保护气体。其特征在于，同步送粉器使粉末输送和激光熔覆同步进行，且能够实现全方位（360°）工况下的熔覆作业。
参照图1所述，半导体激光器的激光头固定在机器人机械臂前端，激光开关动作集成在机器人程序指令中，送粉嘴通过转换件连接在激光器光路上；通过编程控制机器人运动带动激光头和送粉嘴运动从而实现可控连续激光熔覆。
参照图2所示，用于激光熔覆的全方位（360°）同轴送粉嘴，其主要结构由一个中空的锥台、三个均布于锥台圆周方向的送粉管和送粉针、两路保护气通道组成。其设计关键要点在于采用圆周方向均布的三个送粉针送粉，一方面保留了同轴送粉的优势，另一方面在相同送粉量和送粉气流情况下，相较于传统的圆锥环同轴送粉嘴，粉末飞离送粉嘴后有较大的飞行速度，准直性好，这样当送粉方向偏离竖直方向较大角度时能够克服重力的影响，保证较高的送粉精度。而将这三个送粉针固定在一个圆锥台上，它们之间的相对位置精度始终能够得到很好地保证，继而保证送粉嘴能够长时间稳定工作。设计的两路内部保护气通道在熔覆作业时通入合适流量大小的保护气体，通过选择不同的保护气体，一方可以阻挡熔覆过程中的烟尘粉末等进入激光通道，污染激光器出光镜头以致损坏激光器，另一方面也能起到保护熔池，防止涂层氧化、氮化等作用。
以上所述，仅是本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的技术方案作任何简单的修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于激光熔覆的全方位同轴送粉嘴，其特征是：包括一个中空的圆锥台，其周边为锥形夹层腔，其中部为通孔，圆锥台的后端中部通过连接件与半导体激光器连接，半导体激光器的激光头正对所述通孔中心；在圆锥台周边均布有沿锥台母线方向的送粉管和送粉针，送粉管和送粉针连通，与圆锥台夹层连通有两路保护气通道。
2.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的全方位同轴送粉嘴，其特征是：其中送粉管通过其上端螺纹固定在圆锥台上，送粉管下端圆柱部分与圆锥台定位孔为间隙配合；送粉管端部通过塑料气管与送粉器相连接；两路保护气通道位于锥台内侧，通道上部也通过螺纹与送气管相连。
3.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的全方位同轴送粉嘴，其特征是：根据权利要求1所述的用于激光熔覆的全方位同轴送粉嘴，其特征是：所述半导体激光器固定在可编程机器人的万向臂端部；同轴送粉嘴通过转换件连接在激光器光路上；通过编程控制机器人运动带动激光头和送粉嘴运动从而实现可控连续激光熔覆。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112877689A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-01 | 浙江工业大学 | 一种激光熔覆头全角度姿态修复金属零件表面缺陷的工艺 |
| CN115058709A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-16 | 宜宾上交大新材料研究中心 | 一种在铝合金表面激光熔覆的方法 |
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