[发明专利]一种用于气氛保护的光-粉同路送粉喷嘴

说明书

本发明公开一种用于气氛保护的光‑粉同路送粉喷嘴，包括喷嘴主体以及光‑粉同路主通道，所述喷嘴主体内部设有光‑粉同路扩大通道和至少一条送粉通道，光‑粉同路扩大通道、光‑粉同路主通道均沿喷嘴主体轴向设置，其中光‑粉同路扩大通道的上端延伸至喷嘴主体顶部后与光路系统的出光口拆卸式连接，下端与光‑粉同路主通道上端相连通，形成一条同轴且上下贯通的光‑粉同路通道；所述送粉通道上端延伸至喷嘴主体外部后外接送粉系统，下端延伸至光‑粉同路扩大通道，并与之连通。本发明的有益效果是：粉路内置，不会引入管外空气中的氧，工作气流稳定后以近似层流状态喷出，有效减少氧化，光‑粉同路方式具有成本低且抗氧化性强的特点。

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆、增材制造和再制造领域关于气氛保护的技术装置，具体涉及一种光-粉同路送粉喷嘴。

背景技术

激光熔覆工艺是以激光作为热源，熔化粉末材料与基体材料以形成熔池，使两种熔融材料在稀释区结合，进而形成冶金结合的涂层制备工艺。在激光熔覆工艺中，送粉方式大体可分为侧向送粉、同轴送粉和光内送粉。

侧向送粉中送粉喷嘴相对于聚焦激光束轴线倾斜安装，合金粉末斜抛到熔覆层上的激光光斑内，随基材的移动和粉末的连续送入，形成激光熔覆带，主要应用于宽光斑2D熔覆，如曲轴和主轴的再制造。环形同轴送粉以激光束为中心轴的圆周方向均匀对称地分布了多个载粉气送粉喷嘴，送粉管道的中心线汇聚于激光束的一点。多孔同轴送粉中粉末流分多路进入喷嘴，粉末流呈倒圆锥分布，聚焦激光束的焦点与粉末流汇聚点重合，实现同轴送粉。同轴送粉方式主要应用于2D和3D熔覆，如叶片零件的直接制造，模具的直接制造和再制造。光内送粉方式用锥镜将光束分割，然后通过圆形抛物面镜反射到某一点上会聚，并从中间喷射粉末流，达到光包围粉末的效果，光内送粉需要分光聚光系统，成本较高，主要应用于2D和3D熔覆，如模具的直接制造和再制造，大型设备的再制造。

在开放条件下，现有激光熔覆送粉方式载粉气由于卷吸和引射的效应湍流引入大量的氧进入熔池，熔池氧化，产生影响熔覆层性能的氧化物夹杂、气孔等缺陷。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的主要是提供一种用于气氛保护的光-粉同路送粉喷嘴。

本发明所述的一种用于气氛保护的光-粉同路送粉喷嘴，其特征在于：包括喷嘴主体以及光-粉同路主通道，所述喷嘴主体内部设有光-粉同路扩大通道和至少一条送粉通道，光-粉同路扩大通道、光-粉同路主通道均沿喷嘴主体轴向设置，其中光-粉同路扩大通道的上端延伸至喷嘴主体顶部后与光路系统的出光口拆卸式连接，下端与光-粉同路主通道上端相连通，形成一条同轴且上下贯通的光-粉同路通道；所述送粉通道上端延伸至喷嘴主体外部后外接送粉系统，下端延伸至光-粉同路扩大通道，并与之连通。

所述光-粉同路通道沿喷嘴主体中心轴布置，光-粉同路扩大通道的上段为圆柱形管状通道，下段为上大下小的倒置圆台状通道，倒置圆台状通道的上端内径与上段内径相等，倒置圆台状通道的下端内径与同样为圆柱形管状通道的光-粉同路主通道内径相等。

所述光-粉同路扩大通道的迎载粉气壁面上存在粉末停滞区域，粉末运动速度极慢，但不受激光照射，不生成液滴堵塞光-粉同路主通道。

光-粉同路主通道与光-粉同路扩大通道交界处加工成斜面，用于防止激光打偏反射回光路系统以损坏激光头。

所述的喷嘴主体内部设有两条送粉通道，并且两条送粉通道关于喷嘴主体的中心轴对称，即送粉通道分设于喷嘴主体的两侧，送粉通道与光-粉同路主通道呈锐角。

所述喷嘴主体内部设有水冷通道，所述水冷通道设置在光-粉同路扩大通道周围，并且两端分别延伸至喷嘴主体的侧壁处形成进水孔和出水孔，并且所述进水孔、出水孔均设有可与外部水冷设备相连通的内螺纹。

所述喷嘴主体的顶部设有可与光路系统配合的安装部，并且安装部上设有连接孔，光路系统的出光口末端插入安装部的安装凹腔后通过插入连接孔内的螺栓固定，光路系统的出光口射出沿喷嘴主体中心轴方向的激光。