CN215856332U - 一种双喷头冷喷涂3d打印喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，包括第一喷头及第二喷头；所述第一喷头包括进粉管，所述进粉管内设有基于拉法尔原理的喷粉腔；所述第二喷头包括外管及内套管，所述外管上设有进气管，所述外管与内套管之间设有气流腔，所述进气管与气流腔连通；所述内套管内设有与所述喷粉腔连通的粉气混合腔，所述粉气混合腔设有约束加速段；所述内套管上设有连通孔，所述连通孔用于连通所述粉气混合腔与气流腔；所述气流腔及粉气混合腔的下端均为开放端口。实施本实用新型，可简化喷嘴结构，提高粉末的喷射效率及利用率。

Description

一种双喷头冷喷涂3D打印喷嘴

技术领域

本实用新型涉及冷喷涂3D打印技术领域，尤其涉及一种双喷头冷喷涂3D打印喷嘴。

背景技术

冷喷涂金属3D打印是将金属粉体以超音速从喷枪射出，粉末撞击在目标表面，产生塑性变形，牢固地结合到一起，达到机械水平。冷喷涂的打印速度是现在的10-100倍，成型平台可做到9米。冷喷涂可在曲面和旋转体上进行打印或者修复，与CNC数控加工相比，冷喷涂可大幅节省时间和材料浪费。虽然，采用这种成形方法所得到单层二维平面薄膜单元，相对于采用其他传统的方法所形成的层单元具有更好的附着力且导电性、导热性等特性也更好。但是，在使用冷喷涂金属3D打印方法进行成形的过程中，因拉伐尔喷嘴独特的结构，使的喷涂粉体易附在其喉部不易清理，形成阻塞，严重影响喷涂设备的使用。

为解决上述问题，研究人员进行了大量的研究，并开发出各种冷喷涂用喷嘴。例如专利号200510083138.3公布了一种冷喷涂用喷嘴，其具有截面积收敛的收敛引入部，与收敛部相连的喉部以及出口部、喷射管等，为防止堵塞，其喷射管位于喉部或超过该喉部的出口部内。专利号200510030207.4公开了一种冷喷涂用喷嘴，上述喷嘴在一定程度上解决了喷涂过程中粉体阻塞喷嘴的难题。然而上述喷嘴也存在流量较大、超音速段距离较短、喷嘴出口射流汇聚性不好等问题，尤其是在微电子领域，当需要采用冷喷涂方法形成薄膜单元时就更加要求粉体射流具有较大的速度的同时，汇聚性也要好。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，可简化喷嘴结构，提高粉末的喷射效率及利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，包括第一喷头及第二喷头；

所述第一喷头包括进粉管，所述进粉管内设有基于拉法尔原理的喷粉腔；

所述第二喷头包括外管及内套管，所述外管上设有进气管，所述外管与内套管之间设有气流腔，所述进气管与气流腔连通；所述内套管内设有与所述喷粉腔连通的粉气混合腔，所述粉气混合腔设有约束加速段；

所述内套管上设有连通孔，所述连通孔用于连通所述粉气混合腔与气流腔；所述气流腔及粉气混合腔的下端均为开放端口。

作为上述技术方案的改进，所述粉气混合腔包括依次连接的直管混粉段、第一锥形加速段、第二锥形加速段及直管出粉段；所述约束加速段包括所述第一锥形加速段及第二锥形加速段。

作为上述技术方案的改进，所述气流腔包括与所述直管混粉段、第一锥形加速段、第二锥形加速段及直管出粉段适配的直管进风段，双锥管约束段及直管出风段。

作为上述技术方案的改进，所述第一锥形加速段的锥角大于第二锥形加速段的锥角；

所述第一锥形加速段的锥角为20°-45°；所述第二锥形加速段的锥角为5°-20°。

作为上述技术方案的改进，所述连通孔设有多个，所述连通孔均布设于所述直管混粉段上。

作为上述技术方案的改进，所述直管出粉段设有锥形导流段，所述锥形导流段设于所述直管出粉段的外侧壁；

所述锥形导流段的锥角为45°-60°。

作为上述技术方案的改进，所述进气管设有多个，多个所述进气管周向均布在所述外管的外壁上。

作为上述技术方案的改进，所述第一喷头及第二喷头过盈配合，所述第一喷头设于所述粉气混合腔内。

作为上述技术方案的改进，所述第一喷头为喇叭状。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型通过设置第一喷头及第二喷头，对金属粉末进行加速，使其以超音速的高度喷射在基体上；所述约束加速段能对金属气粉混合体进行进一步加速并约束其运动方向，从而提高金属气粉混合体喷射速度及喷射的汇聚性。所述气流腔的开放端口能约束金属气粉混合体的喷出方向，从而进一步提高金属气粉混合体的汇聚性。

进一步地，所述约束加速段包括锥角不同的第一锥形加速段及第二锥形加速度，以渐次约束金属气粉混合体的运动方向，获取较好汇聚性的金属气粉混合体。

附图说明

图1是本实用新型涉及的喷嘴的轴侧图；

图2是本实用新型涉及的喷嘴的半剖视图；

图3是本实用新型涉及的第二喷头的半剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。

参见图1及图2，本实用新型提供了一种双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，包括第一喷头1及第二喷头2；

所述第一喷头1包括进粉管11，所述进粉管11内设有基于拉法尔原理的喷粉腔12；

所述第二喷头2包括外管21及内套管22，所述外管21上设有进气管23，所述外管21与内套管22之间设有气流腔24，所述进气管23与气流腔24连通；所述内套管22内设有与所述喷粉腔12连通的粉气混合腔25，所述粉气混合腔25设有约束加速段26；

所述内套管22上设有连通孔27，所述连通孔27用于连通所述粉气混合腔25与气流腔24；所述气流腔24及粉气混合腔25的下端均为开放端口。

需要说明的是，本实用新型通过第一喷头1及第二喷头2的组合形式，所述进粉管11内设有基于拉法尔原理的喇叭状的喷粉腔12，以有效控制进入喷嘴内的粉末量，避免金属气粉混合体堵塞喷嘴。由于所述进粉管11内设有基于拉法尔原理的喇叭状的喷粉腔12，使得金属气粉混合体能以超音速的速度喷射进入所述第二喷头2内，并在第二喷头2内与空气充分混合后，继续加速喷射在基材上，从而获得质地均匀的薄膜。具体地，超音速的金属气粉混合体喷入所述粉气混合腔25后；外部高压气体通过进气管23进入气流腔24，并经连通孔27进入粉气混合腔25内对金属气粉混合体加速，推动金属气粉混合体在所述粉气混合腔25内运动；在所述约束加速段26，所述金属气粉混合体进一步地被加速并向中心汇聚，从而提高喷射速度及粉体的汇聚性。此外，所述气流腔24的开放端口能进一步地约束金属气粉混合体喷射的角度，提高金属气粉混合体的汇聚性，从而提高喷涂效果。

参见图2及图3，进一步地，所述粉气混合腔25包括依次连接的直管混粉段251、第一锥形加速段261、第二锥形加速段262及直管出粉段252；所述约束加速段26包括所述第一锥形加速段261及第二锥形加速段262。其中，金属气粉混合体在直管混粉段251内与高压气体充分混合。所述第一锥形加速段261及第二锥形加速段262对金属气粉混合体进行二次约束及加速，能提高其喷射效率及喷射汇聚性。所述直管出粉段252可保持金属气粉混合体的喷射方向。

相应地，所述气流腔24包括与所述直管混粉段251、第一锥形加速段261、第二锥形加速段262及直管出粉段252适配的直管进风段241，双锥管约束段242及直管出风段243，以使内套管22与外管21之间等距设置，从而约束高压气体的流动方向，以在喷射口处约束金属气粉混合体的喷射角度。

进一步地，所述第一锥形加速段261的锥角大于第二锥形加速段262的锥角，以便对金属气粉混合体渐进地约束；所述第一锥形加速段261的锥角为20°-45°；所述第二锥形加速段262的锥角为5°-20°，以得到较好的约束效果，金属气粉混合体的汇聚性好。

所述连通孔27用于将气流腔24内的部分气体导入到粉气混合腔25内，为使金属气粉混合体与气体充分混合，所述连通孔27设有多个，所述连通孔27均布设于所述直管混粉段251上。通过引入高压气体，可充分推动金属气粉混合体在粉气混合腔25内运动，以使金属气粉混合体获取较大的喷射速度。

为便于约束金属气粉混合体喷出的角度，避免喷射流发散，所述直管出粉段252设有锥形导流段27，所述锥形导流段27设于所述直管出粉段252的外侧壁；所述锥形导流段27的锥角为45°-60°。所述锥形导流段27能使所述气流腔24的气体沿预定角度流动，形成的高压气流位于金属气粉混合体的外侧，以约束金属气粉混合体的发散，提高金属气粉混合体的喷射汇聚性。

为提高高压气流的均匀性，所述进气管23设有多个，多个所述进气管23周向均布在所述外管21的外壁上。所述进气管23与外部的高压气体发生装置(附图中未显示)连接，以持续向气流腔24内提供高压气体。

为便于将第一喷头1及第二喷头2连接，且能实现密封。所述第一喷头1及第二喷头2过盈配合，所述第一喷头1设于所述粉气混合腔25内。具体地，所述粉气混合腔25的上端设有开口253，所述第一喷头1安装在所述开口253上，通过过盈连接的方式，可防止金属气粉混合体泄漏。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，包括第一喷头及第二喷头；

所述第一喷头包括进粉管，所述进粉管内设有基于拉法尔原理的喷粉腔；

所述第二喷头包括外管及内套管，所述外管上设有进气管，所述外管与内套管之间设有气流腔，所述进气管与气流腔连通；所述内套管内设有与所述喷粉腔连通的粉气混合腔，所述粉气混合腔设有约束加速段；

所述内套管上设有连通孔，所述连通孔用于连通所述粉气混合腔与气流腔；所述气流腔及粉气混合腔的下端均为开放端口。

2.如权利要求1所述的双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，所述粉气混合腔包括依次连接的直管混粉段、第一锥形加速段、第二锥形加速段及直管出粉段；所述约束加速段包括所述第一锥形加速段及第二锥形加速段。

3.如权利要求2所述的双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，所述气流腔包括与所述直管混粉段、第一锥形加速段、第二锥形加速段及直管出粉段适配的直管进风段，双锥管约束段及直管出风段。

4.如权利要求2所述的双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，所述第一锥形加速段的锥角大于第二锥形加速段的锥角；

所述第一锥形加速段的锥角为20°-45°；所述第二锥形加速段的锥角为5°-20°。

5.如权利要求2所述的双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，所述连通孔设有多个，所述连通孔均布设于所述直管混粉段上。

6.如权利要求2-5任一项所述的双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，所述直管出粉段设有锥形导流段，所述锥形导流段设于所述直管出粉段的外侧壁；

所述锥形导流段的锥角为45°-60°。

7.如权利要求1所述的双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，所述进气管设有多个，多个所述进气管周向均布在所述外管的外壁上。

8.如权利要求1所述的双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，所述第一喷头及第二喷头过盈配合，所述第一喷头设于所述粉气混合腔内。

9.如权利要求1所述的双喷头冷喷涂3D打印喷嘴，其特征在于，所述第一喷头为喇叭状。

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