[发明专利]一种金属粉末成形装置头

说明书

本发明公开了一种金属粉末成形装置头，包括出光机构、送粉机构、连接所述出光机构与送粉机构的角度调节机构，出光机构包括出光筒体和设置在其外周壁上的外套筒，出光筒体用于与激光主轴固定连接；送粉机构包括多个分布在出光筒体周向的粉管，多个粉管的粉末汇聚点正好与激光主轴的轴线重合；角度调节机构包括连杆和旋转角度块，连杆的两端分别通过旋转角度块和螺栓实现与外套筒和粉管的紧固连接，通过调节螺栓在旋转角度块上的紧固位置实现连杆与粉管的夹角角度调节，进而实现调节多个粉管的粉末汇聚点密度。本发明通过角度调节机构实现粉末汇聚点密度的调节，还通过外套筒相对于出光筒体上下移动，实现粉管汇聚点与激光束交点的上下移动。

技术领域

本发明涉及金属粉末激光加工技术领域，特别是涉及一种金属粉末成形装置头。

背景技术

同轴式激光成形技术是采用送粉系统在激光成形过程中将合金材料粉末通过载粉气流直接送入激光作用区,使其与基体材料同时熔化，冷却凝固形成冶金结合。同步送粉成形法有利于降低成形层厚度,实现材料、组织及零件形状等方面的可控性,是目前应用最广泛的激光增材制造技术。

同轴激光成形技术中所采用的送粉头,其结构可以确保粉末流的轴线和激光轴线相交,粉末流相对于激光束有较好的对称性,进而保证加工过程质量,可实现复杂扫面轨迹下的成形。

激光同轴成形时,根据不同的基体、粉末材料和工艺参数,需要调节粉末汇聚点和激光焦点的相对位置及粉末汇聚点密度分布。现有的同轴送粉头往往通过螺纹连接件与含有激光聚焦透镜的激光头相连接,通过旋转送粉头调节其与透镜之间的距离,从而改变粉末汇聚点和激光焦点的位置关系。然而在实际工作中,同轴送粉头上往往分布有粉、气、水等各种管路,在进行旋转时需要拆卸各路管线待调节完成后,重新安装,操作繁琐。其次,由于传统的同轴送粉头的送粉通道固定,当载粉气流和送粉量一定时,其粉末的浓度分布确定,不能进行调节。还有，现有的遮光机构固定或调解范围有限，使其在工业应用上受到限制。

由此可见，现有的同轴激光成形技术在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的可以改变激光汇聚点和粉末汇聚点密度分布的金属粉末成形装置头，实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种金属粉末成形装置头，使其可以改变激光汇聚点和粉末汇聚点密度分布，从而克服现有的同轴激光成形技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种金属粉末成形装置头，包括出光机构、送粉机构、连接所述出光机构与送粉机构的角度调节机构，

所述出光机构包括出光筒体和设置在其外周壁上的外套筒，所述出光筒体，用于与激光主轴固定连接；

所述送粉机构包括多个分布在所述出光筒体周向的粉管，所述多个粉管的粉末汇聚点正好与所述激光主轴的轴线重合；

所述角度调节机构包括连杆和旋转角度块，所述连杆的两端分别通过所述旋转角度块和螺栓实现与所述外套筒和粉管的紧固连接，通过调节所述螺栓在所述旋转角度块上的紧固位置实现所述连杆与粉管的夹角角度调节，进而实现调节所述多个粉管的粉末汇聚点密度。

作为本发明的一种改进，所述旋转角度块上开设有调节槽，通过调节所述螺栓在所述调节槽中的紧固位置实现所述连杆与粉管的夹角角度调节。

进一步改进，所述送粉机构包括6个均匀对称分布在所述出光筒体周向的粉管。

进一步改进，所述外套筒可旋转的设置在所述出光筒体的外周。

进一步改进，所述外套筒与出光筒体之间通过螺纹方式旋转连接。

进一步改进，所述金属粉末成形装置头还包括遮光机构，所述遮光机构包括两层上下分布且可相对旋转的第一遮光层和第二遮光层；