CN210237780U - 一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，用于解决现有内孔激光熔覆头在熔覆时会溅射金属粉尘并且熔覆头温度较高，导致其加工稳定性较差、无法长时间使用，以及熔覆效率低等问题。该依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头包括类圆柱结构的主体，以及设置在主体上的激光通道、保护气通道、送粉通道、反射镜和水冷通道；反射镜位于横向激光通道和纵向激光通道连通处；水冷通道为U形；保护气通道贯通主体的两端，并与纵向激光通道连通；送粉通道包括由第一横向通道和第一纵向通道相互连通形成的第一送粉通道，及由第二横向通道和第二纵向通道相互连通形成的第二送粉通道。

Description

一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头

技术领域

本发明属于激光加工设备技术领域，涉及一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头。

背景技术

激光熔覆亦称为激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术。该技术通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝，最终在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，该技术可提高基体表面的耐腐、耐磨、抗氧化等特性。

激光熔覆过程中会产生热量及溅射金属粉尘，影响激光熔覆头的使用性能。尤其对于内孔激光熔覆，熔覆加工空间较小，粉尘浓度大且溅射速度快导致加工环境较差，加之受热辐射影响，熔覆头部件温度会快速上升并造成出光口挂渣甚至堵塞。内孔熔覆头内部的光学透镜在恶劣的加工环境中受粉尘污染后，其加工稳定性较差导致无法长时间使用，甚至发生炸裂的现象。同时现有内孔熔覆加工时金属粉末与内孔表面会发生碰撞溅射，导致粉末利用率低，熔覆效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，以解决现有内孔激光熔覆头在熔覆时，会溅射金属粉尘并且熔覆头温度较高，导致熔覆头部件出光口挂渣甚至堵塞、光学透镜易炸裂，以及熔覆效率低等问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，包括类圆柱结构的主体，其特殊之处在于：还包括设置在主体上的激光通道、高压气体通道、送粉通道及反射镜。

激光通道包括相互连通的横向激光通道和纵向激光通道，横向激光通道和纵向激光通道两者轴线相交且夹角为90°-120°；

反射镜倾斜固定在横向激光通道和纵向激光通道连通处；

水冷通道包括沿横向设置的两个长水路通道，以及和两个长水路通道均连通并纵向设置的短水路通道；短水路通道在靠近纵向激光通道的位置开设；

保护气通道横向贯通主体的两端，并与纵向激光通道连通；

送粉通道包括第一送粉通道和第二送粉通道；

第一送粉通道包括相互连通的第一横向通道和第一纵向通道；

第二送粉通道包括相互连通的第二横向通道和第二纵向通道；

第一纵向通道、第二纵向通道和纵向激光通道三者轴线相交于一点，且交点位于主体的外部。

进一步地，所述横向激光通道内径大于等于纵向激光通道内径。

进一步地，所述横向激光通道、纵向激光通道和主体三者轴线位于同一平面。

进一步地，所述保护气通道和横向激光通道两者轴线平行，保护气通道和纵向激光通道两者轴线相交。

进一步地，所述第一送粉通道和第二送粉通道相对于激光通道所在的平面对称。

进一步地，所述第一横向通道、第二横向通道和横向激光通道轴线相互平行；第一纵向通道和第二纵向通道相对于纵向激光通道轴线对称，且三者轴线位于同一平面。

进一步地，所述第一横向通道和第一纵向通道两者轴线相交，第二横向通道和第二纵向通道两者轴线相交；第一横向通道内径大于等于第一纵向通道内径；第二横向通道内径大于等于第二纵向通道。

进一步地，所述反射镜通过压片倾斜固定在横向激光通道和纵向激光通道连通处，压片通过螺丝与主体紧固连接。

进一步地，所述两个长水路通道靠近主体外侧设置。

进一步地，所述短水路通道和两个长水路通道均延伸至主体外壁。

本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型内孔激光熔覆头的保护气通道与纵向激光通道相通，且保护气通道直接贯通熔覆头的两端，高压气体沿横向激光通道的方向吹出，当金属粉尘沿纵向激光通道弹射时，会与高压气流接触，金属粉受到高压气流的作用沿保护气通道吹走，从而实现保护激光反射镜的目的。该措施可有效保护激光反射镜的安全，从而使得本发明内孔熔覆头可长时间稳定地工作。

(2)本实用新型内孔激光熔覆头的送粉通道与激光通道轴线交于熔覆头外部，且金属粉流在汇聚于待熔覆内孔表面之前，已经与激光束在空间中发生交叠，受到激光束的照射，粉末在熔池之上就处于熔化或半熔化状态，这是典型的高速激光熔覆技术，高速激光熔覆的熔覆效率高、熔覆层薄且平整，因此本实用新型的内孔熔覆头是一种典型的内孔高速激光熔覆头。

(3)本实用新型的内孔激光熔覆头水冷通道冷却效率高，可保证激光熔覆头工作过程中温度维持在安全范围内，避免熔覆头部件温度快速上升造成出光口挂渣甚至堵塞等问题。

附图说明

图1为本实用新型依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头剖视图；

图2为图1的C-C视图；

图3为图1的A向视图；

图4为图1的B-B视图；

图5为本实用新型依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头工作状态示意图；

图6为本实用新型依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头工作原理图。

附图标记如下：

1-主体，21-横向激光通道，22-纵向激光通道，3-保护气通道，411-第一横向通道，412第一纵向通道，421-第二横向通道，422-第二纵向通道，45-高压气体,46-基体，47-熔覆熔池，48-金属粉，49-激光，5-反射镜，51-压片，61-长水路通道，62-短水路通道。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的内容作进一步详细描述：

如图1所示，该依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，包括主体1，以及设置在主体1上的激光通道、保护气通道3、送粉通道、反射镜5和水冷通道；

主体1为类圆柱结构，其一端面斜切后切面内嵌有反射镜5，并通过压片51将反射镜5固定主体1上，压片51通过螺丝与主体1紧固连接。

如图1、图3、图4所示，激光通道包括横向激光通道21和纵向激光通道22，横向激光通道21和纵向激光通道22连通处为反射镜5所在的位置，横向激光通道21和纵向激光通道22两者轴线相交且夹角为90°、两者轴线与反射镜5的垂线夹角相同；

横向激光通道21内径大于纵向激光通道22内径；横向激光通道21、纵向激光通道22和主体1三者轴线位于同一平面，并且横向激光通道21和主体1两者轴线平行。

如图1、图2所示，水冷通道包括沿横向设置的两个长水路通道61，以及和两个长水路通道61均连通并纵向设置的短水路通道62；短水路通道62在靠近纵向激光通道22的位置开设；

两个长水路通道61和主体1三者轴线平行且位于主体1较外侧的位置；

实际加工时，首先完成主体1侧面短水路通道62的钻孔，然后分别将两个长水路通道61钻通至短水路通道62；

工作时，先将短水路通道62端口进行塞堵，从而与两个长水路通道61形成U形水路；两个长边水路61的开口分别为进水口和出水口。

如图1所示，保护气通道3横向贯通主体1的两端；保护气通道3和横向激光通道21两者轴线平行，保护气通道3和纵向激光通道22相通且两者轴线相交。

如图1、图3、图4所示，送粉通道包括第一送粉通道和第二送粉通道；第一送粉通道和第二送粉通道相对于激光通道所在的平面对称。

第一送粉通道包括相互连通的第一横向通道411和第一纵向通道412；

第二送粉通道包括相互连通的第二横向通道421和第二纵向通道422；

第一横向通道411内径大于第一纵向通道412内径；第二横向通道421内径大于第二纵向通道422；

第一横向通道411、第二横向通道421和横向激光通道21轴线相互平行；第一纵向通道412和第二纵向通道422相对于纵向激光通道22轴线对称，三者轴线相交于一点，交点位于主体1的外部，且三者轴线位于同一平面；

第一横向通道411和第一纵向通道412两者轴线相交，第二横向通道421和第二纵向通道422两者轴线相交。

该依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头工作时，如图5、图6所示；

激光49沿横向激光通道21输入，经反射镜5反射后沿纵向激光通道22输出；

金属粉48在气动作用下分别经过第一送粉通道和第二送粉通道输出；

高压气体45沿高压气体通道3输出，在这过程中可通过调节高压气体45流速大小来控制高压气体45通道3内部的气压；

冷却水在U形通道流通，熔覆头在水冷作用下使得温度保持在安全范围内；

两路金属粉48与激光49在熔覆头外部基体46上方相互作用，并在基体46内壁表面形成熔覆熔池47，实现了部件内部快速激光熔覆。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，包括类圆柱结构的主体(1)，其特征在于：还包括设置在主体(1)上的激光通道、保护气通道(3)、送粉通道、反射镜(5)和水冷通道；

激光通道包括相互连通的横向激光通道(21)和纵向激光通道(22)，横向激光通道(21)和纵向激光通道(22)两者轴线相交，且夹角为90°-120°；

反射镜(5)倾斜固定在横向激光通道(21)和纵向激光通道(22)连通处；

水冷通道包括沿横向设置的两个长水路通道(61)，以及和两个长水路通道(61)均连通并纵向设置的短水路通道(62)；短水路通道(62)在靠近纵向激光通道(22)的位置开设；

保护气通道(3)横向贯通主体(1)的两端，并与纵向激光通道(22)连通；

送粉通道包括第一送粉通道和第二送粉通道；

第一送粉通道包括相互连通的第一横向通道(411)和第一纵向通道(412)；

第二送粉通道包括相互连通的第二横向通道(421)和第二纵向通道(422)；

第一纵向通道(412)、第二纵向通道(422)和纵向激光通道(22)三者轴线相交于一点，且交点位于主体(1)的外部。

2.根据权利要求1所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述横向激光通道(21)内径大于等于纵向激光通道(22)内径。

3.根据权利要求2所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述横向激光通道(21)、纵向激光通道(22)和主体(1)三者轴线位于同一平面。

4.根据权利要求3所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述保护气通道(3)和横向激光通道(21)两者轴线平行，保护气通道(3)和纵向激光通道(22)两者轴线相交。

5.根据权利要求1或2或3或4所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述第一送粉通道和第二送粉通道相对于激光通道所在的平面对称。

6.根据权利要求5所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述第一横向通道(411)、第二横向通道(421)和横向激光通道(21)轴线相互平行；第一纵向通道(412)和第二纵向通道(422)相对于纵向激光通道(22)轴线对称，且三者轴线位于同一平面。

7.根据权利要求6所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述第一横向通道(411)和第一纵向通道(412)两者轴线相交，第二横向通道(421)和第二纵向通道(422)两者轴线相交；第一横向通道(411)内径大于等于第一纵向通道(412)内径；第二横向通道(421)内径大于等于第二纵向通道(422)。

8.根据权利要求7所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述反射镜(5)通过压片(51)倾斜固定在横向激光通道(21)和纵向激光通道(22)连通处，压片(51)通过螺丝与主体(1)紧固连接。

9.根据权利要求8所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述两个长水路通道(61)靠近主体(1)外侧设置。

10.根据权利要求9所述一种依靠高压气体保护的内孔激光熔覆头，其特征在于：所述短水路通道(62)和两个长水路通道(61)均延伸至主体(1)外壁。

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