RU2760490C1 - Сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса подачи порошка - Google Patents

Сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса подачи порошка Download PDF

Info

Publication number
RU2760490C1
RU2760490C1 RU2020141098A RU2020141098A RU2760490C1 RU 2760490 C1 RU2760490 C1 RU 2760490C1 RU 2020141098 A RU2020141098 A RU 2020141098A RU 2020141098 A RU2020141098 A RU 2020141098A RU 2760490 C1 RU2760490 C1 RU 2760490C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
cavity
powder supply
coaxial
head
Prior art date
Application number
RU2020141098A
Other languages
English (en)
Inventor
Хао Лю
Шифэн СУНЬ
Тун Чжан
Цзянь Лю
Сяотун ДУ
Сяоцзя ЛИ
Вэньпэн ГАО
Original Assignee
Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи filed Critical Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи
Application granted granted Critical
Publication of RU2760490C1 publication Critical patent/RU2760490C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/12—Spray pistols; Apparatus for discharge designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Изобретение предназначено для порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей с покрытием из металлических сплавов методом лазерной наплавки с синхронной подачей порошка. Сопло для коаксиальной подачи порошка содержит лазерную головку (1), рукав (3), фокусирующую линзу (2) для фокусировки параллельных лазерных лучей, защитное стекло (4) для предотвращения попадания в рукав (3) взвешенных микрочастиц и загрязнения лазерной головки (1), головку (5) для коаксиальной подачи порошка, полость для подачи порошка, рубашку (12) с водяным охлаждением и полость (14) для охлаждения воды. Полость для подачи порошка представляет собой сужающуюся кольцевую полость, образованную между внешней стенкой головки (5) и рубашкой (12), разделённую на внутреннюю (6) и внешнюю (9) полости посредством изоляционной пластины (8) и регулировочных лопаток (11). Внутренняя полость (6) выполнена с возможностью транспортировки потока газа, несущего порошок, причём её верхняя часть соединена с множеством впускных отверстий (7) для порошка, распределённых равномерно с интервалом и выполненных с возможностью соединения с трубопроводом для потока газа, несущего порошок. Внешняя полость (9) представляет собой канал для защитного газа, верхняя её часть соединена с множеством впускных отверстий (10) для газа, распределённых равномерно через интервал и выполненных с возможностью соединения с трубопроводом для потока защитного газа. Регулировочные лопатки (11) могут быть выполнены из красной меди Т2 и равномерно распределены в круговом направлении, соединены с нижним концом изоляционной пластины (8), выполнены с возможностью отклонения относительно головки (5) и представляют собой трапециевидные дугообразные лопатки с дугообразным поперечным сечением, перпендикулярным направлению высоты трапеции, причём обе их стороны снабжены удлинительной частью в качестве синхронизированной координационной конструкции. Полость (14) соединена с впускным отверстием (13) для воды и выпускным отверстием (15) для воды. Полость для подачи порошка, рукав (3) и лазерная головка (1) соединены с головкой (5) при помощи резьбы. Изоляционная пластина (8) представляет собой конический рукав, изготовленный из жаропрочного материала. Регулировочные лопатки (11) соединены с изоляционной пластиной (8) посредством механического шарнира или неподвижного соединения, между соседними регулировочными лопатками (11) сохраняется компенсационный зазор. Сопло с пневматической регулировкой фокуса потока порошка имеет высокую чувствительность, широкий диапазон регулировки, а также более простую конструкцию по сравнению с соплами с механической регулировкой, что обеспечивает возможность обработки поверхностей сложной формы, увеличивает срок службы деталей и их надёжность. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к области высокотехнологичного лазерного производства и, в частности, к соплу для коаксиальной подачи порошка, выполненному с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка.
Уровень техники
Образование покрытия из сплава с высокими прочностными характеристиками на поверхностях ключевых деталей имеет большое значение для увеличения срока службы деталей и надежности механических изделий. Преимуществами покрытия из сплава, выполненного методом лазерной наплавки с синхронной подачей порошка, являются высокая прочность сцепления, небольшая степень разбавления, небольшая зона термического влияния и небольшая термическая деформация деталей, а также высокая адаптивность материала, простота внедрения автоматизации производства и т.д. Поэтому метод лазерной наплавки с синхронной подачей порошка постепенно стал широко применяемым методом обработки поверхности материалов.
В методе лазерной наплавки с синхронной подачей порошка транспортировка порошка является ключевым звеном в процессе. Синхронная подача порошка включает в основном боковую подачу порошка и коаксиальную подачу порошка. Боковая подача порошка имеет направленность и подходит только для простых двумерных траекторий наплавки. Преимущество коаксиальной подачи порошка состоит в том, что она является ненаправленной и подходит для различных сложных траекторий наплавки. В системе подачи порошка сопло для коаксиальной подачи порошка является ключевым компонентом для реализации коаксиальной подачи порошка. Сопло для коаксиальной подачи порошка в основном располагается на конической кольцевой полости для подачи порошка, чтобы сужать поток порошка под соплом под определенным углом выхода порошка. Фокус схождения потока порошка зависит от конструктивных параметров сопла, таких как угол конуса полости для подачи порошка и т.д. Как правило, фокус схождения потока порошка не регулируется, что влияет на применение коаксиальной подачи порошка на поверхностях сложной формы. Следовательно, разработка сопла для коаксиальной подачи порошка с функцией регулировки фокуса схождения потока порошка имеет большое значение для расширения области применения технологии лазерной наплавки. В настоящее время существующие коаксиальные сопла для подачи порошка, способные регулировать фокус схождения потока порошка, изменяют угол впрыска потока порошка за счет механической передачи. Такой метод называется методом механической регулировки.
Раскрытие сущности изобретения
Чтобы преодолеть недостатки предшествующего уровня техники, настоящее изобретение обеспечивает сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка для достижения регулируемого фокуса схождения потока порошка.
Для достижения описанной выше цели настоящее изобретение использует следующую техническую схему:
Сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка, содержит лазерную головку, рукав, головку для коаксиальной подачи порошка, полость для подачи порошка, рубашку с водяным охлаждением и полость для охлаждения воды, при этом рукав присоединен под лазерной головкой, а головка для коаксиальной подачи порошка присоединена под рукавом; над рукавом предусмотрена фокусирующая линза для фокусировки параллельных лазерных лучей; на верхнем конце головки для коаксиальной подачи порошка предусмотрен кусок защитного стекла для предотвращения попадания в рукав взвешенных микрочастиц и загрязнения лазерной головки; полость для подачи порошка представляет собой сужающуюся кольцевую полость, образованную между внешней стенкой головки для коаксиальной подачи порошка и рубашкой с водяным охлаждением; полость для подачи порошка разделена на внутреннюю полость и внешнюю полость изолирующей пластиной и регулировочными лопатками, при этом внутренняя полость представляет собой кольцевую полость, образованную внутренней стороной изолирующей пластины и внешней стенкой головки для коаксиальной подачи порошка, а внешняя полость представляет собой кольцевую полость, образованную внешней стороной изолирующей пластины и внутренней стороной полости для подачи порошка; внутренняя полость выполнена с возможностью транспортировки потока газа, несущего порошок, верхняя часть внутренней полости соединена с множеством впускных отверстий для порошка, которые распределены равномерно с определенным интервалом, а впускные отверстия для порошка выполнены с возможностью соединения трубопроводом для потока газа, несущего порошок, так что поток газа, несущего порошок, входит во внутреннюю полость головки для коаксиальной подачи порошка через впускные отверстия для порошка; внешняя полость представляет собой канал для защитного газа, а верхняя часть внешней полости соединена с множеством впускных отверстий для газа, которые распределены равномерно с определенным интервалом, и впускные отверстия для газа выполнены с возможностью соединения с трубопроводом для потока защитного газа, так что поток защитного газа попадает во внешнюю полость головки для коаксиальной подачи порошка через впускные отверстия для газа; полость для охлаждения воды представляет собой кольцевую полость, образованную внутренней стенкой рубашки с водяным охлаждением и внешней стенкой полости для подачи порошка и соединена с впускным отверстием для воды и выпускным отверстием для воды; имеется множество регулировочных лопаток, равномерно распределенных в круговом направлении и соединенных с нижним концом изолирующей пластины, и регулировочные лопатки могут отклоняться относительно головки для коаксиальной подачи порошка.
Кроме того, полость для подачи порошка, рукав и лазерная головка соответственно соединены с головкой для коаксиальной подачи порошка при помощи резьбы.
Кроме того, изолирующая пластина представляет собой конический рукав.
Кроме того, регулировочные лопатки представляют собой лопатки трапециевидной дугообразной формы с дугообразным поперечным сечением, перпендикулярным направлению высоты трапеции.
Кроме того, предусмотрены как минимум три регулировочных лопатки.
Кроме того, регулировочные лопатки соединены с изолирующей пластиной посредством механического шарнира или при помощи неподвижного соединения и отклоняются в результате механического отклонения или упругого отклонения.
Кроме того, между соседними регулировочными лопатками предусмотрен компенсационный зазор.
Кроме того, обе стороны регулировочной лопатки снабжены удлинительной частью в качестве синхронизированной координационной конструкции.
Принцип настоящего изобретения заключается в следующем: согласно настоящему изобретению регулировка фокуса схождения потока порошка осуществляется посредством пневматического отклонения регулировочных лопаток. Поток газа, несущего порошок, во внутренней полости и поток защитного газа во внешней полости воздействуют с двух сторон регулировочных лопаток, и разные скорости газового потока создают разные давления на поверхностях регулировочных лопаток, так что регулировочные лопатки имеют разные углы отклонения. Другими словами, регулировочные лопатки можно отклонять внутрь или наружу путем регулировки скорости потока газа, несущего порошок, во внутренней полости и скорости потока защитного газа во внешней полости с целью изменения угла падения порошка. В частности, когда порошок транспортируется определенным потоком газа, несущего порошок во внутренней полости, регулировочные лопатки соответствуют начальному углу отклонения, и поток порошка под коаксиальным соплом сужается к начальной точке схождения. По мере постепенного увеличения скорости потока защитного газа во внешней полости регулировочные лопатки постепенно отклоняются, механически или упруго, наружу, так что фокус схождения потока порошка постепенно перемещается вниз от первоначального фокуса схождения.
Преимущества: по сравнению с существующими коаксиальными соплами для подачи порошка настоящее изобретение в основном обладает следующими преимуществами:
1. Сопло для коаксиальной подачи порошка согласно настоящему изобретению регулирует фокус схождения потока порошка пневматически. Способ управления сходимостью потока порошка прост и эффективен, обладает высокой скоростью срабатывания, высокой надежностью и высокой чувствительностью, а также обеспечивает широкий диапазон регулировки фокуса схождения потока порошка и непрерывную плавную регулировку фокуса схождения потока порошка.
2. Сопло для коаксиальной подачи порошка согласно настоящему изобретению использует отклонение регулировочных лопаток для управления фокусом схождения потока порошка. Таким образом, оно имеет простую и компактную механическую конструкцию, оно небольшое по размеру и легкое, так что инерция подвижного устройства, установленного с коаксиальным соплом снижается, наплавку можно проводить с высокой скоростью и производительность обработки повышается.
3. Поток порошка, подаваемый через сопло для коаксиальной подачи порошка согласно настоящему изобретению, сужается под синергическим воздействием потока газа во внутренней полости и потока газа во внешней полости. В дополнение к предотвращению окисления порошка и регулировке отклонения лопаток, поток газа во внешней полости также выполняет функцию удерживания порошка в потоке порошка. Таким образом, концентрация сужающегося потока порошка в фокусе является высокой, улучшается эффективность использования порошка и снижается стоимость изготовления.
4. Отклоняющее действие регулировочных лопаток в коаксиальном сопле для подачи порошка согласно настоящему изобретению может предотвращать засорение выпускного отверстия сопла порошком, обеспечивает эффект самоочищения и является полезным для увеличения срока службы сопла. Кроме того, поскольку подвижное регулировочное устройство является простым (особенно в виде упругого отклонения), техническое обслуживание сопла является удобным.
5. Сопло для коаксиальной подачи порошка согласно настоящему изобретению обладает высокой гибкостью и высокой адаптируемостью к различным рабочим условиям. При проведении лазерной наплавки или лазерного ремонта на неровной поверхности или на поверхности сложной конструкции необходимо обеспечить совпадение фокуса схождения порошка с положением наплавки. При наличии сигнала обратной связи о положении ванны расплава, сопло для коаксиальной подачи порошка согласно настоящему изобретению может реализовывать оперативную регулировку и управление с обратной связью фокусом схождения порошка во время обработки.
Описание чертежей
На фиг. 1 представлена схематическая структурная диаграмма сопла для коаксиальной подачи порошка согласно настоящему изобретению;
На фиг. 2 представлен вид в перспективе регулировочных лопаток;
На фиг. 3 представлен вид сверху в разрезе на фиг. 1 по линии А-А.
На фигурах:
1 - лазерная головка;
2 - фокусирующая линза;
3 - рукав;
4 - защитное стекло;
5 - головка для коаксиальной подачи порошка;
6 - внутренняя полость;
7 - впускное отверстие для порошка;
8 - изолирующая пластина;
9 - внешняя полость;
10 - впускное отверстие для газа;
11 - регулировочные лопатки;
111 - удлинительная часть;
12 - рубашка с водяным охлаждением;
13 - водоприемник;
14 - полость для охлаждения воды;
15 - выпускное отверстие для воды.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Как показано на фиг. 1 и 3, сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса согласно настоящему изобретению, содержит лазерную головку 1, рукав 3, головку 5 для коаксиальной подачи порошка, изолирующую пластину 8, регулировочные лопатки 11, удлинительную часть 111, рубашку 12 с водяным охлаждением и полость 14 для охлаждения воды.
Рукав 3 соединен под лазерной головкой 1. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения лазерная головка 1 соединена с рукавом 3 четырьмя болтами, равномерно распределенными в круговом направлении.
Головка 5 для коаксиальной подачи порошка присоединена под рукавом 3. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения головка 5 для коаксиальной подачи порошка соединена с рукавом 3 четырьмя болтами, равномерно распределенными в круговом направлении.
Над рукавом 3 предусмотрена фокусирующая линза 2 для фокусировки параллельных лазерных лучей.
На верхнем конце головки 5 для коаксиальной подачи порошка предусмотрено защитное стекло 4 для предотвращения попадания взвешенных микрочастиц в рукав 3 и загрязнения лазерной головки 1.
Полость для подачи порошка представляет собой коническую кольцевую полость, образованную между внешней стенкой головки 5 для коаксиальной подачи порошка и рубашкой 12 с водяным охлаждением, которая разделена на внутреннюю полость 6 и внешнюю полость 9 изолирующей пластиной 8 и регулировочными лопатками 11.
Внутренняя полость 6 представляет собой кольцевую полость, образованную внутренней стороной изолирующей пластины 8 и внешней стенкой головки 5 для коаксиальной подачи порошка. Внутренняя полость 6 выполнена с возможностью пропуска потока газа, несущего порошок, верхняя часть внутренней полости 6 соединена с четырьмя впускными отверстиями 7 для порошка, которые распределены равномерно, и впускные отверстия 7 для порошка выполнены с возможностью соединения с трубопроводом для потока газа, несущего порошок, так что поток газа, несущего порошок, входит во внутреннюю полость 6 сопла для коаксиальной подачи порошка через впускные отверстия 7 для порошка.
Наружная полость 9 представляет собой кольцевую полость, образованную внешней стороной изолирующей пластины 8 и внутренней стороной полости для подачи порошка. Наружная полость 9 представляет собой канал для защитного газа, верхняя часть внешней полости 9 соединена с четырьмя впускными отверстиями 10 для газа, которые распределены равномерно, и впускные отверстия 10 для газа выполнены с возможностью соединения с трубопроводом для потока защитного газа, так что поток защитного газа поступает во внешнюю полость 9 головки для коаксиальной подачи порошка через впускные отверстия 10 для газа.
Полость 14 для охлаждения воды представляет собой кольцевую полость, образованную внутренней стенкой рубашки 12 с водяным охлаждением и внешней стенкой полости для подачи порошка и соединена с впускным отверстием 13 для воды и выпускным отверстием 15 для воды. Вода в рубашке 12 с водяным охлаждением протекает в полость 14 для охлаждения воды через впускное отверстие 13 для воды и выпускное отверстие 15 для воды для снижения температуры на выходе из сопла.
Имеется множество (обычно по меньшей мере три) регулировочных лопаток 11, которые равномерно распределены в круговом направлении и соединены с нижним концом изолирующей пластины 8 и могут отклоняться относительно головки 5 для коаксиальной подачи порошка. Фокус схождения потока порошка можно регулировать путем отклонения регулировочных лопаток 11.
Регулировочные лопатки 11 соединены с изолирующей пластиной 8 посредством механического шарнира или при помощи неподвижного соединения и, соответственно, могут механически или упруго отклоняться. Соответствующие регулировочные лопатки выполнены из материала с высокой теплопроводностью или материала с высокой эластичностью, соответственно. В одном варианте осуществления согласно настоящему изобретению регулировочные лопатки 11 соединены с изолирующей пластиной 8 при помощи шарнира.
Как показано на фиг. 2, регулировочная лопатка 11 представляет собой трапециевидную дугообразную лопатку с дугообразным поперечным сечением, перпендикулярным направлению высоты трапеции, а длина стороны конца, соединенного с изолирующей пластиной 8, больше, чем длина стороны противоположного конца.
Для обеспечения того, что движение между регулировочными лопатками 11 не будет прерываться, между соседними регулировочными лопатками 11 сохраняется компенсационный зазор от 1 до 2 мм. Таким образом может предотвращаться взаимодействие или столкновение регулировочных лопаток 11 друг с другом во время непрерывного отклонения.
Обе стороны регулировочной лопатки 11 снабжены удлинительной частью 111 в виде синхронизированной координационной конструкции, чтобы обеспечить, что равномерно распределенные регулировочные лопатки 11 имеют постоянный угол отклонения и играют роль взаимного ограничения.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрены четыре регулировочные лопатки 11. Компенсационный зазор между регулировочными лопатками 11 составляет 2 мм; толщина регулировочной лопатки 11 на верхнем конце составляет 0,4 мм, а толщина регулировочной лопатки 11 на нижнем конце составляет 0,2 мм. Регулировочные лопатки 11 выполнены из красной меди Т2.
Изолирующая пластина 8 представляет собой конический рукав из высокотермостойкого материала, такого как жаропрочная легированная сталь, термостойкий сплав или керамический материал и т.д. В предпочтительном варианте осуществления согласно настоящему изобретению изолирующая пластина выполнена из термостойкого сплава ГХ1015 толщиной 0,5 мм. Изолирующая пластина 8 соединена с головкой 5 для коаксиальной подачи порошка при помощи резьбы.
При условии поддержания постоянного расхода газа, несущего порошок, во внутренней полости 6, регулировочные лопатки 11 могут отклоняться внутрь или наружу, регулируя расход защитного газа во внешней полости 9, так что реализуется регулировка фокуса схождения потока порошка. В частности, по мере постепенного увеличения расхода защитного газа во внешней полости 9, регулировочные лопатки 11 механически постепенно отклоняются наружу, так что фокус схождения потока порошка постепенно перемещается вниз от первоначального фокуса схождения.

Claims (19)

1. Сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка, отличающееся тем, что
оно содержит лазерную головку (1), рукав (3), головку (5) для коаксиальной подачи порошка, полость для подачи порошка, регулировочные лопатки (11), рубашку (12) с водяным охлаждением и полость (14) для охлаждения воды,
причем рукав (3) соединен под лазерной головкой (1), а головка (5) для коаксиальной подачи порошка присоединена под рукавом (3);
над рукавом (3) предусмотрена фокусирующая линза (2) для фокусировки параллельных лазерных лучей;
на верхнем конце головки (5) для коаксиальной подачи порошка предусмотрен кусок защитного стекла (4) для предотвращения попадания в рукав взвешенных микрочастиц и загрязнения лазерной головки (1);
полость для подачи порошка представляет собой сужающуюся кольцевую полость, образованную между внешней стенкой головки (5) для коаксиальной подачи порошка и рубашкой (12) с водяным охлаждением;
полость для подачи порошка разделена на внутреннюю полость (6) и внешнюю полость (9) изоляционной пластиной (8) и регулировочными лопатками (11),
при этом внутренняя полость (6) представляет собой кольцевую полость, образованную внутренней стороной изоляционной пластины (8) и внешней стенкой головки (5) для коаксиальной подачи порошка, а внешняя полость (9) представляет собой кольцевую полость, образованную внешней стороной изоляционной пластины (8) и внутренней стороной полости для подачи порошка;
внутренняя полость (6) выполнена с возможностью транспортировки потока газа, несущего порошок, верхняя часть внутренней полости (6) соединена с множеством впускных отверстий (7) для порошка, которые распределены равномерно с интервалом, и впускные отверстия (7) для порошка выполнены с возможностью соединения с трубопроводом для потока газа, несущего порошок, так что поток газа, несущего порошок, входит во внутреннюю полость (6) сопла для коаксиальной подачи порошка через впускные отверстия для порошка;
внешняя полость (9) представляет собой канал для защитного газа, а верхняя часть внешней полости (9) соединена с множеством впускных отверстий (10) для газа, которые распределены равномерно через интервал, и впускные отверстия (10) для газа выполнены с возможностью соединения с трубопроводом для потока защитного газа, так что поток защитного газа входит во внешнюю полость (9) сопла для коаксиальной подачи порошка через впускные отверстия для газа;
регулировочные лопатки (11) равномерно распределены в круговом направлении и соединены с нижним концом изоляционной пластины (8), при этом регулировочные лопатки выполнены с возможностью отклонения относительно головки (5) для коаксиальной подачи порошка;
полость (14) для охлаждения воды представляет собой кольцевую полость, образованную внутренней стенкой рубашки (12) с водяным охлаждением и внешней стенкой полости для подачи порошка и соединена с впускным отверстием (13) для воды и выпускным отверстием (15) для воды;
причем регулировочные лопатки (11) представляют собой трапециевидные дугообразные лопатки с дугообразным поперечным сечением, перпендикулярным направлению высоты трапеции, и обе стороны регулировочной лопатки (11) снабжены удлинительной частью (111) в качестве синхронизированной координационной конструкции.
2. Сопло для коаксиальной подачи порошка по п.1, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка, в котором полость для подачи порошка, рукав (3) и лазерная головка (1), соответственно, соединены с головкой (5) для коаксиальной подачи порошка при помощи резьбы.
3. Сопло для коаксиальной подачи порошка по п.1, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка, в котором изоляционная пластина (8) представляет собой конический рукав, изготовленный из жаропрочного материала.
4. Сопло для коаксиальной подачи порошка по п.1, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка, в котором предусмотрены по меньшей мере три регулировочные лопатки (11).
5. Сопло для коаксиальной подачи порошка по п.1, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка, в котором регулировочные лопатки (11) соединены с изоляционной пластиной (8) посредством механического шарнира или при помощи неподвижного соединения и отклоняются в результате механического отклонения или упругого отклонения.
6. Сопло для коаксиальной подачи порошка по любому из пп. 1, 4, 5, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка, в котором между соседними регулировочными лопатками (11) сохраняется компенсационный зазор.
7. Сопло для коаксиальной подачи порошка по п.1, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса схождения потока порошка, в котором регулировочные лопатки (11) выполнены из красной меди Т2.
RU2020141098A 2019-05-07 2020-04-30 Сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса подачи порошка RU2760490C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910376309.3 2019-05-07
CN201910376309.3A CN110079797B (zh) 2019-05-07 2019-05-07 一种采用气动方式调节粉末流汇聚焦点的同轴送粉喷嘴
PCT/CN2020/088120 WO2020224521A1 (zh) 2019-05-07 2020-04-30 一种采用气动方式调节粉末流汇聚焦点的同轴送粉喷嘴

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2760490C1 true RU2760490C1 (ru) 2021-11-25

Family

ID=67418990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141098A RU2760490C1 (ru) 2019-05-07 2020-04-30 Сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса подачи порошка

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110079797B (ru)
RU (1) RU2760490C1 (ru)
WO (1) WO2020224521A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110079797B (zh) * 2019-05-07 2020-04-28 中国矿业大学 一种采用气动方式调节粉末流汇聚焦点的同轴送粉喷嘴
CN112030155A (zh) * 2020-07-30 2020-12-04 陕西天元智能再制造股份有限公司 一种同轴环形多束送粉喷嘴
CN112030160A (zh) * 2020-09-27 2020-12-04 熔创金属表面科技(常州)有限公司 一种多轴激光熔覆抗重力偏转环锥聚焦送粉喷嘴
CN113649718A (zh) * 2021-08-30 2021-11-16 深圳市百柔新材料技术有限公司 一种激光出射头保护镜筒
CN113828803A (zh) * 2021-10-07 2021-12-24 哈尔滨理工大学 一种全方位调节加压的同轴送粉喷嘴装置
CN114682805B (zh) * 2022-04-18 2023-07-28 中国人民解放军32181部队 送粉喷嘴及增材制造方法
CN114888303B (zh) * 2022-05-09 2024-03-15 广东粤港澳大湾区硬科技创新研究院 一种蓝色激光增材制造装置
CN115323371B (zh) * 2022-08-26 2024-03-12 山东拓普液压气动有限公司 一种水下局部干法激光熔覆喷嘴
CN115415551B (zh) * 2022-09-23 2024-04-05 无锡有田五维增材科技有限公司 一种航空用钛合金高精度3d打印机及其打印方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11333584A (ja) * 1998-05-26 1999-12-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザ加工ヘッド
CN101264519A (zh) * 2008-04-08 2008-09-17 西安交通大学 一种可调式激光同轴送粉喷嘴
US20090095214A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Ronald Peter Whitfield Laser cladding device with an improved nozzle
JP2010207877A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Panasonic Corp 溶接装置および半田付け装置
CN102061467A (zh) * 2010-11-02 2011-05-18 中国石油大学(华东) 可调式激光同轴送粉喷嘴
CN103060801A (zh) * 2013-01-29 2013-04-24 西安交通大学 一种用于变光斑工艺的同轴送粉喷嘴
RU2562576C1 (ru) * 2014-07-22 2015-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ получения износостойкого покрытия на детали
RU165282U1 (ru) * 2015-09-01 2016-10-10 Игорь Александрович Зябрев Трёхкамерное сопло для газопорошковой лазерной наплавки

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104178763B (zh) * 2013-05-24 2016-08-31 中国科学院力学研究所 一种激光同轴熔覆送粉头
CN104694923B (zh) * 2015-03-30 2017-06-13 湖南大学 一种汇聚焦距可调的四管式同轴送粉喷嘴
CN107587132A (zh) * 2017-10-19 2018-01-16 西安中科中美激光科技有限公司 一种多功能同轴送粉高速激光喷涂装置及应用
CN110079797B (zh) * 2019-05-07 2020-04-28 中国矿业大学 一种采用气动方式调节粉末流汇聚焦点的同轴送粉喷嘴

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11333584A (ja) * 1998-05-26 1999-12-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザ加工ヘッド
US20090095214A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Ronald Peter Whitfield Laser cladding device with an improved nozzle
CN101264519A (zh) * 2008-04-08 2008-09-17 西安交通大学 一种可调式激光同轴送粉喷嘴
JP2010207877A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Panasonic Corp 溶接装置および半田付け装置
CN102061467A (zh) * 2010-11-02 2011-05-18 中国石油大学(华东) 可调式激光同轴送粉喷嘴
CN103060801A (zh) * 2013-01-29 2013-04-24 西安交通大学 一种用于变光斑工艺的同轴送粉喷嘴
RU2562576C1 (ru) * 2014-07-22 2015-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ получения износостойкого покрытия на детали
RU165282U1 (ru) * 2015-09-01 2016-10-10 Игорь Александрович Зябрев Трёхкамерное сопло для газопорошковой лазерной наплавки

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020224521A1 (zh) 2020-11-12
CN110079797B (zh) 2020-04-28
CN110079797A (zh) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2760490C1 (ru) Сопло для коаксиальной подачи порошка, выполненное с возможностью пневматической регулировки фокуса подачи порошка
US7358457B2 (en) Nozzle for laser net shape manufacturing
CN2510502Y (zh) 激光熔覆同轴送粉喷嘴
US20190331929A1 (en) Laser broadband cladding device
JP2680493B2 (ja) レーザビーム処理によるコーティングの形成に用いられる粉末供給装置
US4724299A (en) Laser spray nozzle and method
CA2702278C (en) Laser cladding device with an improved nozzle
CN104611696B (zh) 一种激光熔覆喷嘴
US11772193B2 (en) Annular hollow offset-focus laser cladding device
WO2009039753A1 (en) Method for feeding wire in laser and cladding and in-laser wire feeder
WO2011082582A1 (zh) 一种送丝送粉复合激光熔覆成形方法及装置
WO2018228276A1 (zh) 一种内置筛孔式环形激光熔覆喷嘴
US10576484B2 (en) Axial feed plasma spraying device
CN109989060B (zh) 一种同轴送粉高速激光喷涂装置
JPH06503040A (ja) 金属被加工材の表面処理のためのノズル
CN106148947B (zh) 一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构
JPH05508513A (ja) プラズマトーチ
SE500071C2 (sv) Anordning för blandning av två fluider, i synnerhet vätskor med olika temperatur
WO2018134605A1 (en) Powder delivery assembly
US7341007B2 (en) Balancing damper
CN106868503B (zh) 一种可调粉末汇聚性的激光同轴粉管式送粉喷嘴
CN202297780U (zh) 一种激光熔覆光内同轴送粉装置
CN114043091A (zh) 一种丝粉同轴送进的激光增材制造装置
KR100341489B1 (ko) 레이저 표면개질기술 및 레이저직접조형기술에 이용되는레이저빔 재료가공 시스템의 분말공급장치
RU200662U1 (ru) Устройство для лазерной наплавки