CN209918887U

CN209918887U - 可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴

Info

Publication number: CN209918887U
Application number: CN201920375304.4U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Hunan Jiacheng Additive Manufacturing Co ltd
Priority date: 2019-03-24
Filing date: 2019-03-24
Publication date: 2020-01-10
Anticipated expiration: 2029-03-24

Abstract

本实用新型公开了一种可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，可以调节喷嘴的径向位置，使激光束从内喷嘴出口中心穿过；可以调节喷嘴的上下位置，以调整激光束聚焦光斑与粉末流汇聚点之间的相对位置，改善激光束与粉末流之间的重合关系；可以调节内外喷嘴之间的间隙，以调节粉末流的流速。本实用新型可实现大多数粉末颗粒被激光加热后落入熔池中并沉积在基底表面，激光能量被充分利用于加热进入熔池的粉末颗粒和熔池所在位置的基底材料，提高材料利用率和成形效率以及激光能量利用率。

Description

可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴

技术领域

本实用新型涉及一种用于成形制造、表面改性的粉末喷嘴，具体来说，涉及用于金属零件增材制造（3D打印）、修复再制造、表面改性的一种能量直接沉积的粉末喷嘴。

背景技术

金属零件增材制造和修复再制造是目前研究的热点，金属零件表面改性的应用也很广泛。能量直接沉积是金属零件增材制造和修复再制造的主要工艺之一，也是表面改性的主要方法之一。该工艺利用高密度能量直接加热熔化金属粉末或丝材，使之沉积在基底表面，并与基底冶金结合。目前出现了激光沉积、电子束沉积、电弧沉积和等离子沉积等多种金属零件增材制造、修复再制造、表面改性工艺及其相应的设备，其中应用较多的是激光沉积。被熔化沉积的材料形态有粉末状和丝状，因而有送粉激光直接沉积（熔覆）和送丝激光直接沉积（熔覆）。送粉激光直接沉积又有同轴送粉和侧向送粉之分。侧向送粉激光直接沉积工艺存在方向性问题，因而人们越来越趋向于使用同轴送粉激光直接沉积工艺。目前大多数的送粉激光直接沉积的材料利用率低，成形效率不高，其原因是粉末流从喷嘴出来后被激光束直接照射熔化而沉积的颗粒少，激光能量有很大一部分被基底和粉末颗粒反射到周围环境中、被散失的粉末带走、加热基底后被传导到熔池以外的基底材料中等，没有被充分利用于熔化粉末颗粒。

发明内容

为了解决上述问题，本专利设计了一种可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，该喷嘴可以进行上下调节和径向调节，改善激光束与粉末流之间的重合关系以及粉末流的流速，实现大多数粉末颗粒被激光加热后落入熔池中并沉积在基底表面，激光能量被充分利用于加热进入熔池的粉末颗粒和熔池所在位置的基底材料。

本实用新型解决问题的方案是：一种可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，包括外喷嘴、内喷嘴、水冷套、外喷嘴上下调节环、喷嘴径向调节零件组、喷嘴上下调节零件组和聚焦镜筒连接筒，喷嘴径向调节零件组调节喷嘴的径向位置，使激光束从内喷嘴出口中心穿过，喷嘴上下调节零件组调节喷嘴的上下位置，以调整激光束聚焦光斑与粉末流汇聚点之间的相对位置，改善激光束与粉末流之间的重合关系，外喷嘴上下调节环可以调节内外喷嘴之间的间隙，以调节粉末流的流速。

上述的可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，所述喷嘴径向调节零件组由径向调节动筒、径向调节动筒轴向定位环、径向调节座和4个径向调节螺钉组成，径向调节动筒下接内喷嘴，由其上端法兰挂在径向调节座底部内法兰上，并由径向调节动筒轴向定位环进行轴向定位，其上端法兰外缘与4个径向调节螺钉的头部接触，拧动径向调节螺钉，可以调节其径向位置，从而调节内喷嘴和外喷嘴的径向位置，改变聚焦激光束的中心轴线与内、外喷嘴出口中心的相对位置关系。

上述的可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，所述喷嘴上下调节零件组由上下调节定筒、上下调节旋转筒、径向调节座和2个平键组成，上下调节定筒上端固定于聚焦镜筒连接筒，并支撑上下调节旋转筒，其下部外壁上安装2个平键，通过平键与径向调节座组成一对上下运动副，径向调节座通过螺纹与上下调节旋转筒连接，旋转上下调节旋转筒，可以使径向调节座通过键槽沿平键上下移动，调整激光束聚焦光斑与粉末流汇聚点之间的相对位置。

上述的可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，所述外喷嘴上下调节环通过螺纹与外喷嘴一起套在内喷嘴外侧，外喷嘴外接粉末流，旋转外喷嘴上下调节环使其上下移动，改变外喷嘴可以到达的高度位置，以调节内、外喷嘴之间的间隙，从而调节粉末流的流速。

本实用新型的有益效果是，通过改善激光束与粉末流之间的重合关系以及粉末流的流速，提高材料利用率和成形效率以及激光能量利用率。

附图说明

图1是可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴示意图。

图中1.外喷嘴，1-1.外喷嘴出口，2.内喷嘴，2-1.内喷嘴出口，2-2.外喷嘴上下调节螺纹，3.水冷套，4.进水口，5.出水口，6.进粉口，7.上下调节环，8.径向调节动筒，9.轴向定位环，10.径向调节座，10-1.键槽，10-2.上下调节螺纹，11.径向调节螺钉，12.上下调节定筒，13.平键，14.上下调节旋转筒，15.聚焦镜筒连接筒。

具体实施方式

结合附图，具体说明本实用新型的实施方式。

可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，包括外喷嘴1、内喷嘴2、水冷套3、外喷嘴1的上下调节环7、喷嘴径向调节零件组、喷嘴上下调节零件组和聚焦镜筒连接筒15。喷嘴径向调节零件组由径向调节动筒8、径向调节动筒8的轴向定位环9、径向调节座10和4个径向调节螺钉11组成，径向调节动筒8下接内喷嘴2，由其上端法兰挂在径向调节座10底部内法兰上，并由径向调节动筒8的轴向定位环9进行轴向定位，其上端法兰外缘与4个径向调节螺钉11的头部接触，拧动径向调节螺钉11，可以调节径向调节动筒8的径向位置，从而调节内喷嘴2和外喷嘴1的径向位置，改变聚焦激光束的中心轴线与内喷嘴2的出口2-1、外喷嘴1的出口1-1中心的相对位置关系。喷嘴上下调节零件组由上下调节定筒12、上下调节旋转筒14、径向调节座10和2个平键13组成，上下调节定筒12上端固定于聚焦镜筒连接筒15，并支撑上下调节旋转筒14，其下部外壁上安装2个平键13，通过平键13与径向调节座10组成一对上下运动副，径向调节座通过螺纹10-2与上下调节旋转筒14连接，旋转上下调节旋转筒14，可以使径向调节座10通过键槽10-1沿平键13上下移动，调整激光束聚焦光斑与粉末流汇聚点之间的相对位置。外喷嘴1的上下调节环7通过螺纹2-2与外喷嘴1一起套在内喷嘴2的外侧，外喷嘴1外接粉末流，旋转外喷嘴1的上下调节环7使其上下移动，改变外喷嘴1可以到达的高度位置，以调节内喷嘴2与外喷嘴1之间的间隙，从而调节粉末流的流速。

Claims

1.一种可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，其特征是：该激光直接沉积喷嘴包括外喷嘴[1]、内喷嘴[2]、水冷套[3]、外喷嘴[1]的上下调节环[7]、喷嘴径向调节零件组、喷嘴上下调节零件组和聚焦镜筒连接筒[15]，喷嘴径向调节零件组调节喷嘴的径向位置，使激光束从内喷嘴[2]的出口[2-1]的中心穿过，喷嘴上下调节零件组调节喷嘴的上下位置，以调整激光束聚焦光斑与粉末流汇聚点之间的相对位置，改善激光束与粉末流之间的重合关系，外喷嘴上下调节环[7]可以调节外喷嘴[1]和内喷嘴[2]之间的间隙，以调节粉末流的流速。

2.根据权利要求1所述的可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，其特征还有：所述喷嘴径向调节零件组由径向调节动筒[8]、径向调节动筒[8]的轴向定位环[9]、径向调节座[10]和4个径向调节螺钉[11]组成，径向调节动筒[8]下接内喷嘴[2]，由其上端法兰挂在径向调节座[10]底部内法兰上，并由径向调节动筒[8]的轴向定位环[9]进行轴向定位，其上端法兰外缘与4个径向调节螺钉[11]的头部接触，拧动径向调节螺钉[11]，可以调节径向调节动筒[8]的径向位置，从而调节内喷嘴[2]和外喷嘴[1]的径向位置，改变聚焦激光束的中心轴线与内喷嘴[2]的出口[2-1]、外喷嘴[1]的出口[1-1]中心的相对位置关系。

3.根据权利要求1所述的可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，其特征还有：所述喷嘴上下调节零件组由上下调节定筒[12]、上下调节旋转筒[14]、径向调节座[10]和2个平键[13]组成，上下调节定筒[12]上端固定于聚焦镜筒连接筒[15]，并支撑上下调节旋转筒[14]，其下部外壁上安装2个平键[13]，通过平键[13]与径向调节座[10]组成一对上下运动副，径向调节座通过螺纹[10-2]与上下调节旋转筒[14]连接，旋转上下调节旋转筒[14]，可以使径向调节座[10]通过键槽[10-1]沿平键[13]上下移动，调整激光束聚焦光斑与粉末流汇聚点之间的相对位置。

4.根据权利要求1所述的可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴，其特征还有：所述外喷嘴[1]的上下调节环[7]通过螺纹[2-2]与外喷嘴[1]一起套在内喷嘴[2]的外侧，外喷嘴[1]外接粉末流，旋转外喷嘴[1]的上下调节环[7]使其上下移动，改变外喷嘴[1]可以到达的高度位置，以调节内喷嘴[2]与外喷嘴[1]之间的间隙，从而调节粉末流的流速。