[实用新型]一种激光熔覆同轴精确送粉系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光熔覆同轴精确送粉系统，属于激光加工技术领域。

背景技术

激光熔覆技术可实现工件的强化、修复和激光快速制造，具有广阔的应用前景。送粉系统是实现激光熔覆的硬件条件，常用的激光熔覆送粉方式主要有离轴侧向送粉和同轴送粉。目前，离轴侧向送粉工作头虽然结构简单，但送粉位置的调整过程较复杂，粉末束流与激光束吻合度不高，不便于进行精密工件的激光熔覆；同轴送粉可以实现激光束与粉末束流在很宽的范围内吻合，操作简单，但是对结构设计以及水冷的要求较离轴侧向送粉高出很多。目前所用激光熔覆工作头由于结构设计不合理经常会出现烧坏喷嘴以及粉末利用率低的问题。利用同轴送粉工作头进行激光熔覆和激光成形技术，是激光材料加工发展的趋势，能大大提高激光材料加工的水平。因此，对于同轴送粉工作头在水冷以及送粉的精确度、均匀性方面需要进一步改善是很迫切的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种激光熔覆同轴精确送粉系统。本系统保证了激光加工过程中金属粉末和聚焦激光的充分作用，提高了激光熔覆及激光快速制造过程送粉系统的精确性、均匀性。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。包括有同轴送粉工作头和气动四路粉末分配装置。气动四路粉末分配装置包括有分配器上盖、叶片、粉末收集器和直流电机。其中：分配器上盖与粉末收集器固定连接并二者围成一个空腔，分配器粉末入口与该空腔相连通，叶片设置在该空腔内，直流电机与叶片固定连接，在粉末收集器上设置有四个与上述空腔相连通的分配器粉末通道。所述的同轴送粉工作头包括有水冷内套、水冷外套、粉末环套和反射罩。水冷内套与水冷外套固定连接，在水冷内套和水冷外套之间设置有水冷内套进水通道和水冷内套出水通道，水冷内套进水通道与第一冷却水入口相连通，水冷内套出水通道与第一冷却水出口相连通，水冷内套进水通道和水冷内套出水通道之间通过水冷内套下部的环形水冷通道相连通。水冷外套和粉末环套固定连接并二者之间形成四个沿周向均匀分布的工作头粉末通道，工作头粉末通道与工作头粉末入口相连通，工作头粉末入口与气动四路粉末分配装置中的分配器粉末通道相连通，工作头粉末通道的轴线与光束通道的轴线同轴，并二者在粉末汇聚点处汇聚；粉末环套与反射罩固定连接并且二者之间形成环形的第二冷却水道，第二冷却水道的第二冷却水入口与第一冷却水出口相连通。

粉末收集器位于空腔内的上端面设置有四个粉末收集槽，四个粉末收集槽沿周向均匀分布，分配器粉末通道的入口位于粉末收集槽内。

在粉末通道内沿竖向设置有多个对粉末起到准直和汇聚作用的出粉斜槽，出粉斜槽沿粉末通道的周向均匀分布。

本实用新型能实现高质量的激光熔覆工艺，该系统结构简单，便于机械加工，拆装方便，适合于气力送粉。特别指出的是，粉末首先在分配器中通过一定的机械结构实现均分并获得气固两相流，然后在工作头内将旋转运动的气固两相流转变为直线运动，进一步实现粉末的均匀化、准直和汇聚，能提高激光熔覆时的粉末利用率。同时，通过两路水冷能实现工作头各个部分的充分水冷，防止工作头的烧损，保证长时间的正常工作，因此，该系统实用性较强。

附图说明

图1是气动四路粉末分配装置剖面示意图

图2是粉末收集器5的A-A向截面视图

图3是同轴送粉工作头剖面视图

图4是粉末环套18的B-B向截面视图

图5是水冷内套13的C-C向截面视图

图6是水冷内套13下端视图

图7是同轴送粉工作头的D-D向截面视图

图中：1.分配器粉末入口，2.分配器上盖，3.叶片，4.紧固螺栓，5.粉末收集器，6.电机底座，7.分配器粉末出口，8.直流电机，9.电源线，10.粉末收集槽，11.分配器粉末通道，12.联接螺栓，13.水冷内套，14.第一密封圈，15.水冷外套，16.第一冷却水入口，17.第二密封圈，18.粉末环套，19.工作头粉末入口，20.第三密封圈，21.第二冷却水出口，22.反射罩，23.工作头粉末通道，24.光束通道，25.第一冷却水出口，26.第二冷却水入口，27.第四密封圈，28.第五密封圈，29.粉末汇聚点，30.水冷内套进水通道，31.水冷内套出水通道，32.环形水冷通道，33.出粉斜槽，34.第二冷却水道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：