CN211872087U - 一种同轴送粉式激光熔覆喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种同轴送粉式激光熔覆喷嘴，涉及激光熔覆技术领域。所述喷嘴为分体式结构，由内喷嘴和外喷嘴两部分组成，内、外喷嘴均为上端宽口，下端窄口的锥体结构；内喷嘴为中空结构，并嵌套于外喷嘴内部，内喷嘴外壁与外喷嘴内壁形成粉末流动空腔。内喷嘴外壁与外喷嘴内壁均采用物理气相沉积法沉积耐磨涂层TiN/TiAlN等，降低了长时间使用条件下粉末对喷嘴内壁的磨损。本实用新型结构简单，提高了粉末汇聚性和光粉的耦合性，解决了现有同轴送粉式激光熔覆喷嘴内壁磨损快，喷嘴端部易烧蚀，堵粉情况下喷嘴更换复杂等问题。

Description

一种同轴送粉式激光熔覆喷嘴

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆技术领域，具体为一种同轴送粉式激光熔覆喷嘴。

背景技术

激光熔覆技术是一种表面强化工艺技术，指在基材表面通过不同的填料方式添加被选择的涂层材料，利用高能量密度的激光束使之与基材表面同时熔凝，形成具有冶金结合的表面涂层，从而显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等特性的工艺方法。

喷嘴使用过程中，其工作时间长，使用过程温度高是不可避免的工况环境，喷嘴的使用寿命也受以下几点因素影响：熔覆过程的飞溅会粘连在喷嘴端口处，造成堵粉的情况，影响喷嘴的使用；喷嘴距离熔池较近，不同的基体材料对激光的反射不同，易造成喷嘴端口的烧蚀；在同轴送粉过程中，由于粉末的流动，会与喷嘴内壁发生摩擦，使得喷嘴内壁出现刮痕，粗糙度增加，影响粉末的的流动性和汇聚性。为了保证熔覆质量，需要更换熔覆喷嘴。但是，传统同轴送粉式激光熔覆喷嘴多为整体式，更换成本较高。因此，开发一种耐磨性、耐热性较高，使用寿命较长的同轴送粉式激光熔覆喷嘴显得很有必要。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种同轴送粉式激光熔覆喷嘴，该喷嘴为分体式结构，分为内喷嘴和外喷嘴两个部分，所述内、外喷嘴均为上端宽口、下端窄口的锥体结构；所述内喷嘴从上至下依次由螺纹柱，圆柱平台、锥体本身组成，其中所述螺纹柱设置外螺纹；所述内喷嘴为中空结构以使得激光穿过所述中空结构作用在基体上形成熔池，且保护气通过所述中空结构流通保护熔池。

进一步的，所述内喷嘴嵌套于所述外喷嘴内部，所述内喷嘴外壁与所述外喷嘴内壁形成粉末流动空腔，所述流动空腔间距0.6mm～1.0mm。

进一步的，所述内喷嘴外壁与所述外喷嘴内壁锥面角度相同，所述锥面角度为40°～50°。

进一步的，所述内喷嘴外壁与所述外喷嘴内壁的至少部分表面具有采用物理气相沉积法沉积耐磨涂层。

进一步的，所述耐磨涂层为TiN或TiAlN层。

进一步的，至少所述外喷嘴窄口端面以及所述内喷嘴窄口端面保留原紫铜材质而没有耐磨涂层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：喷嘴为分体式机构，当喷嘴损坏时，可根据损坏情况单独更换内喷嘴或外喷嘴，拆装方便，降低了维护成本；采用物理气相沉积所得耐磨涂层可使喷嘴的耐磨性及寿命提高；在不同部位采取不同的沉积方案，尤其在喷嘴窄口端面处保留原紫铜材质可使喷嘴对激光的反射率提高，降低了喷嘴烧蚀的可能性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、内喷嘴；2、外喷嘴；3、粉末流动空腔；4、中空通道。

图2为本实用新型的外观主视图。

具体实施方式

以下将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行描述。

本实用新型提供一种技术方案：一种同轴送粉式激光熔覆喷嘴，其结构为分体式结构，由内喷嘴1和外喷嘴2两部分组成。内喷嘴1为上端宽口，下端窄口的锥体结构，从上至下由螺纹柱，圆柱平台、锥体本身组成。螺纹柱设置外螺纹，内喷嘴1通过螺纹与外过渡装置相连接，过渡装置直接与光学系统相连。内喷嘴1为中空结构，中空通道4为保护气流通通道，且激光由光学系统发出后经过该中空通道作用在基体上形成熔池，保护气同步对熔池进行保护。外喷嘴2为上端宽口，下端窄口的锥体结构，在上端宽口处设置内螺纹并与过渡装置相连接，在其他实施例中外喷嘴2与过渡装置也可以采用卡扣连接或螺钉连接，不限于螺纹连接。在本实施例中，内喷嘴1与外喷嘴2堵塞或损坏时都可以单独清理更换，能够有效降低维护成本。

进一步的，内喷嘴嵌套于外喷嘴内部，内喷嘴外壁与外喷嘴内壁形成粉末流动空腔3，流动空腔间距0.8mm。并且，内喷嘴1的外壁与外喷嘴2的内壁具有相同的锥面角度且为45°。流动空腔间距和锥面角度可以基于流体动力学理论和采用FLUENT软件对粉末流场情况进行数值模拟，并建立仿真模型，粉末进入流动空腔内在内壁上经历多次碰撞反弹作用，流动空腔间距越小，锥面角度越大，粉末在空腔内的流动性越差，易造成喷嘴堵塞；流动空腔间距越大，锥面角度越小，粉末在内壁上的碰撞不充分，在喷嘴出口处易发散，粉末汇聚性降低。

内喷嘴外壁与外喷嘴内壁表面均采用物理气相沉积法沉积TiN耐磨涂层，通过沉积耐磨涂层可以有效的提高喷嘴的耐磨性及寿命。

外喷嘴窄口端面、内喷嘴窄口端面则保留原紫铜材质。保留内、外喷嘴的窄口端面处紫铜材质能够提高喷嘴靠近熔池部位的反射性，降低喷嘴对激光能量的吸收，又由于紫铜本身具有良好的导热性，因此可以实现该实用新型喷嘴长时间高温环境工作且不易烧蚀的目的。

使用本实用新型喷嘴进行激光熔覆试验，试验所用粉末为铁基不锈钢粉末。经观察，粉末在喷嘴下方汇聚性良好，在连续试验过程中无堵粉、无金属飞溅粘连等情况。当总送粉量达到2000kg左右时，对喷嘴进行拆卸，内喷嘴外壁与外喷嘴内壁均没有明显磨损。该实验证明，本实用新型喷嘴具备良好的汇聚性和较高的耐磨性。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，本实用新型结构简单，能够提高粉末汇聚性和光粉的耦合性，解决了现有同轴送粉激光熔覆喷嘴磨损快，喷嘴端部易烧蚀，堵粉情况下喷嘴更换复杂等问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种同轴送粉式激光熔覆喷嘴，其特征在于：该喷嘴为分体式结构，分为内喷嘴和外喷嘴两个部分，所述内、外喷嘴均为上端宽口、下端窄口的锥体结构；所述内喷嘴从上至下依次由螺纹柱，圆柱平台、锥体本身组成，其中所述螺纹柱设置外螺纹；所述内喷嘴为中空结构以使得激光穿过所述中空结构作用在基体上形成熔池，且保护气通过所述中空结构流通保护熔池。

2.根据权利要求1所述的同轴送粉式激光熔覆喷嘴，其特征在于：所述内喷嘴嵌套于所述外喷嘴内部，所述内喷嘴外壁与所述外喷嘴内壁形成粉末流动空腔，所述流动空腔间距0.6mm～1.0mm。

3.根据权利要求1所述的同轴送粉式激光熔覆喷嘴，其特征在于：所述内喷嘴外壁与所述外喷嘴内壁锥面角度相同，所述锥面角度为40°～50°。

4.根据权利要求1所述的同轴送粉式激光熔覆喷嘴，其特征在于：所述内喷嘴外壁与所述外喷嘴内壁的至少部分表面具有采用物理气相沉积法沉积耐磨涂层。

5.根据权利要求4所述的同轴送粉式激光熔覆喷嘴，至少所述外喷嘴窄口端面以及所述内喷嘴窄口端面保留原紫铜材质而没有耐磨涂层。

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