專利名稱：激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光熔覆領(lǐng)域，尤其涉及ー種用于激光光內(nèi)粉絲熔覆エ藝的光內(nèi)送絲噴頭。
技術(shù)背景在激光熔覆制造過(guò)程中，高能激光束將被熔材料(通常為金屬粉末和/或金屬絲)熔化并且與基體材料產(chǎn)生冶金結(jié)合，在基體材料表面形成熔覆層，熔覆層可以增強(qiáng)基體表面耐磨、抗沖擊和耐腐蝕等性能，因此被廣泛應(yīng)用于對(duì)材料的表面改性或?qū)Ξa(chǎn)品的表面修復(fù)。激光熔覆過(guò)程中有一個(gè)關(guān)鍵步驟，即將激光和被熔材料同步傳輸至加工成形位置，并使被熔材料連續(xù)、準(zhǔn)確、均勻地投入到加工面上按預(yù)定軌跡作掃描運(yùn)動(dòng)的聚焦光斑內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)光料精確耦合，即同步送料技木，是保證成形質(zhì)量的關(guān)鍵技木。同軸送料可以解決激光光束與被熔材料同軸送給的問(wèn)題，可通過(guò)調(diào)整激光聚焦點(diǎn)使激光光束與被熔材料的聚焦點(diǎn)相重合，從而將激光光束和被熔材料同步傳輸至加工成形位置，實(shí)現(xiàn)光料精確耦合(即同步送料技術(shù))，這是保證成形質(zhì)量的關(guān)鍵技木。同時(shí)，使被熔材料利用率得到最大化和稀釋率的最小化。實(shí)現(xiàn)同步送料的關(guān)鍵部件之一就是送粉(絲)噴頭，它直接決定了金屬零件能否順利成形，零件成形的尺寸進(jìn)度、表面質(zhì)量、內(nèi)部組織性能等。現(xiàn)有的復(fù)合噴頭在使用吋，經(jīng)常出現(xiàn)被熔材料和保護(hù)氣不同軸的問(wèn)題，這嚴(yán)重影響了激光熔覆效果。此外，現(xiàn)有的噴頭普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用過(guò)程繁瑣的問(wèn)題，難以推廣使用。因此，有必要設(shè)計(jì)ー種用于激光光內(nèi)粉絲熔覆エ藝的光內(nèi)送絲噴頭，不但可以實(shí)現(xiàn)金屬絲材、金屬粉末、激光光束同軸，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的問(wèn)題是提供ー種用于激光光內(nèi)粉絲熔覆エ藝的光內(nèi)送絲噴頭，該噴頭不但可以實(shí)現(xiàn)金屬絲材、金屬粉末、激光光束同軸，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型所掲示的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，包括中空的連接套、中空的氣套、送絲管和送氣管，所述連接套的一端與激光頭部件連接、所述連接套的另一端與所述氣套連接，所述送絲管貫穿于所述連接套和所述氣套，且所述送絲管與所述連接套、所述氣套同軸設(shè)置，所述送氣管的出口與所述氣套的空腔相連通。優(yōu)選地，所述噴頭還包括導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管設(shè)置于所述連接套的底部且圍繞所述送絲管。優(yōu)選地，所述連接套與所述送絲管之間設(shè)置有用于固定所述送絲管的橫向位置的定位套，所述定位套設(shè)置有縱向貫通的通孔，所述送絲管從位于中心的中孔穿過(guò)。優(yōu)選地，所述導(dǎo)向管底部設(shè)置有連接管，所述連接管上部的外壁與所述導(dǎo)向管底部的內(nèi)壁過(guò)盈配合，所述連接管的下部延伸至所述噴頭的底部，所述連接管的內(nèi)壁與所述送絲管的外壁具有一定的間隙。[0010]優(yōu)選地，所述連接套的空腔為倒圓椎形。優(yōu)選地，所述氣套的空腔為倒圓椎形。優(yōu)選地，所述連接套的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有用于泄壓的泄壓孔，所述泄壓孔與所述連接套的空腔相通。優(yōu)選地，所述送氣管縱向設(shè)置于所述噴頭內(nèi)，所述送氣管的一端與所述連接套的空腔相通，所述送氣管的另一端與所述氣套的空腔相通。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型所掲示的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其連接套、送絲管和氣套同軸設(shè)置，從而保證了被熔材料、激光光束和保護(hù)氣的同軸，實(shí)現(xiàn)光料的精確耦合，提高了激光熔覆效果。同吋，由于用于容置氣載粉末的空腔的 外壁設(shè)置有與外界相通的泄壓孔，可有效釋放氣載粉末中氣體的一部分壓力，防止粉末從噴頭的出口噴出并發(fā)散，使得被熔粉末的投射更為均勻，激光熔覆效果更好。該復(fù)合噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。

圖I是本實(shí)用新型所掲示的復(fù)合噴頭與激光頭部件連接的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所掲示的復(fù)合噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中泄壓孔A-A向的剖視圖；圖4是定位套的俯視圖；圖5是圖2中B部分的放大示意圖。其中1、連接套；2、送絲管；4、送氣管；5、泄壓孔；6、定位套；61、中孔；62、通孔；7、導(dǎo)向管;8、連接管;10、氣套；100、激光頭部件；101、粉腔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地描述。請(qǐng)參考圖I和圖2，本實(shí)用新型掲示了ー種激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，包括中空的連接套I、中空的氣套10、送絲管2和送氣管4，連接套I的一端與激光頭部件100連接、連接套I的另一端與氣套10連接，送絲管2貫穿于連接套I和氣套10，且送絲管2與連接套I、氣套10同軸設(shè)置，送氣管4的出口與氣套10的空腔相連通。連接套I的空腔形成噴頭的粉腔101，用于容置被熔金屬粉末。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，連接套I的粉腔101為倒圓椎形，從而能將部分分散的粉末重新匯聚，提高粉末的利用率，同時(shí)起到反射激光的作用，起到保護(hù)激光噴頭的效果。進(jìn)ー步地，本實(shí)用新型所掲示的噴頭還包括用于引導(dǎo)粉末方向的導(dǎo)向管7，導(dǎo)向管7設(shè)置于連接套I的底部且圍繞送絲管2，導(dǎo)向管7的自由端一直延伸至噴頭的出ロ。一般情況下，由于送絲管2是細(xì)長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)件，送絲管2與導(dǎo)向管7之間的間隙較大，較大的間隙將導(dǎo)致粉末的流量過(guò)大，將影響激光熔覆效果。因此，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)向管7與噴頭的出ロ之間設(shè)置有一定間距，且導(dǎo)向管7底部設(shè)置有連接管8，連接管8上部的外壁與導(dǎo)向管7底部的內(nèi)壁過(guò)盈配合，連接管8的下部延伸至噴頭的底部，即噴頭的出ロ處，連接管8的內(nèi)壁與送絲管2的外壁具有一定的間隙，請(qǐng)結(jié)合圖5，從而保證粉末可以從該間隙向下垂直通過(guò)從而從噴頭的出口噴出。[0024]為了使送絲管2的位置更加固定，連接套I與送絲管2之間設(shè)置有用于固定送絲管2的橫向位置的定位套6，請(qǐng)結(jié)合圖4，定位套6為開(kāi)設(shè)有縱向貫通的通孔62的圓柱體，定位套6的外側(cè)壁與連接套I底部的內(nèi)側(cè)壁相固定，送絲管2從位于中心的中孔61穿過(guò)，從而對(duì)送絲管2的橫向位置進(jìn)行了限定，并對(duì)送絲管2起到了導(dǎo)向和矯直的作用，保證絲材準(zhǔn)確垂直地從送絲管2輸送到噴頭出ロ。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，通孔62的數(shù)量為5個(gè)，且環(huán)繞中孔61均勻設(shè)置。使用時(shí)，氣載金屬粉末從噴頭的入口進(jìn)入粉腔101，粉末在氣流作用下流動(dòng)、攪拌，最后從噴頭出ロ送出。但由于氣載金屬粉末中的氣體具有一定的壓力，粉末從噴頭出ロ噴出時(shí)會(huì)因氣流作用發(fā)散，從而導(dǎo)致影響激光熔覆效果。因此，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，連接套I的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有用于泄壓的泄壓孔5，請(qǐng)結(jié)合圖3，具體地，泄壓孔5位于連接套I的椎形粉腔101的上方，泄壓孔5的一端與外界相通，另一端與粉腔101相通。泄壓孔5可將氣載金屬粉末中的大部分氣體排出，從而使粉末通過(guò)重力下落，以此來(lái)保證粉末從噴頭的出口噴出時(shí)準(zhǔn)直不發(fā)散，提高了激光熔覆效果。由于整個(gè)噴頭的出口離加工面還有一段距離，粉末從噴頭出口噴出后會(huì)在這段距 離里產(chǎn)生發(fā)散，出于保持粉末的挺度的目的，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，氣套10的空腔為倒圓椎形。送氣管4縱向設(shè)置于噴頭內(nèi)，送氣管4的一端與連接套I的空腔相通，送氣管4的另一端與氣套10的空腔相通。保護(hù)氣從送氣管4進(jìn)入氣套10的空腔，由于該空腔為倒圓椎形，保護(hù)氣在椎形空腔內(nèi)形成環(huán)形保護(hù)氣簾，環(huán)形保護(hù)氣簾可保持從噴頭的出口噴出的粉末流的挺度，減小其發(fā)散角，進(jìn)ー步高了激光熔覆效果。由于噴頭的下部分在工作過(guò)程中承受著強(qiáng)烈的激光輻射和熱輻射，而紫銅對(duì)激光有著良好的反射率以及良好的熱傳導(dǎo)率，因此，氣套10、連接管8和送絲管2選用紫銅作為制造材料。進(jìn)ー步地，考慮到抗氧化及強(qiáng)度要求，連接套I、定位套6采用lCrl8Ni9Ti不銹鋼制造，以保證噴頭具有較長(zhǎng)的使用壽命。本實(shí)用新型所掲示的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，在光內(nèi)同軸送粉和光內(nèi)同軸送絲技術(shù)基礎(chǔ)上，總結(jié)光內(nèi)同軸復(fù)合送絲、送粉激光熔覆方法的優(yōu)點(diǎn)，研制出ー種新型同軸送絲、送粉復(fù)合噴嘴，通過(guò)將連接套、送絲管和氣套同軸設(shè)置，從而保證了被熔材料、激光光束和保護(hù)氣的同軸，實(shí)現(xiàn)光料的精確耦合，提高了激光熔覆效果。同吋，由于用于容置氣載粉末的粉腔的外壁設(shè)置有與外界相通的泄壓孔，可有效釋放氣載粉末中氣體的一部分壓力，防止粉末從噴頭的出口噴出并發(fā)散，使得被熔粉末細(xì)小準(zhǔn)直且不發(fā)散，投射更為均勻，激光熔覆效果更好。且本實(shí)用新型所掲示的復(fù)合噴頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，包括中空的連接套(I)、中空的氣套(10)、送絲管(2)和送氣管(4)，所述連接套(I)的一端與激光頭部件(100)連接、所述連接套(I)的另一端與所述氣套(10)連接，其特征在于所述送絲管(2)貫穿于所述連接套(I)和所述氣套(10)，且所述送絲管(2)與所述連接套(I)、所述氣套(10)同軸設(shè)置，所述送氣管(4)的出口與所述氣套(10)的空腔相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其特征在于還包括導(dǎo)向管(7)，所述導(dǎo)向管(7)設(shè)置于所述連接套(I)的底部且圍繞所述送絲管(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其特征在于所述連接套(I)與所述送絲管(2)之間設(shè)置有用于固定所述送絲管(2)的橫向位置的定位套￠)，所述定位套(6)設(shè)置有縱向貫通的通孔(62)，所述送絲管(2)從位于中心的中孔(61)穿過(guò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其特征在于所述導(dǎo)向管(7)底部 設(shè)置有連接管(8)，所述連接管(8)上部的外壁與所述導(dǎo)向管(7)底部的內(nèi)壁過(guò)盈配合，所述連接管(8)的下部延伸至所述噴頭的底部，所述連接管(8)的內(nèi)壁與所述送絲管(2)的外壁具有一定的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其特征在于所述連接套(I)的空腔為倒圓椎形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其特征在于所述氣套(10)的空腔為倒圓椎形。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其特征在于所述連接套(I)的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有用于泄壓的泄壓孔(5)，所述泄壓孔(5)與所述連接套(I)的空腔相通。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其特征在于所述送氣管(4)縱向設(shè)置于所述噴頭內(nèi)，所述送氣管(4)的一端與所述連接套(I)的空腔相通，所述送氣管(4)的另一端與所述氣套(10)的空腔相通。
專利摘要本實(shí)用新型揭示了一種激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，包括中空的連接套、中空的氣套、送絲管和送氣管，所述連接套的一端與激光頭部件連接、所述連接套的另一端與所述氣套連接，所述送絲管貫穿于所述連接套和所述氣套，且所述送絲管與所述連接套、所述氣套同軸設(shè)置，所述送氣管的出口與所述氣套的空腔相連通。本實(shí)用新型所揭示的激光熔覆粉絲復(fù)合噴頭，其連接套、送絲管和氣套同軸設(shè)置，從而保證了被熔材料、激光光束和保護(hù)氣的同軸，實(shí)現(xiàn)光料的精確耦合，提高了激光熔覆效果。
文檔編號(hào)C23C24/10GK202380090SQ20112051563
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者傅戈雁, 李洪遠(yuǎn), 沈玲琳, 石世宏 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)