[发明专利]一种装配式三层气流随行保护激光熔覆工作头

说明书

本发明提供了一种装配式三层气流随行保护激光熔覆工作头，包括：通光件、送粉件，同轴嵌套设置在送粉件侧壁外的内层保护气罩，中层保护气罩，外层保护气罩，同轴设置在通光件端部的镜筒连接件；送粉件套设在通光件侧壁外；镜筒连接件设置有第一循环冷却水流道，用于给通光件散热；送粉件设置有与出粉口连通的入粉口，以及第二循环冷水却流道，第二循环冷却水流道流经通光件的侧壁，用于给送粉件和通光件散热；镜筒连接件和通光件对应设置有镜筒保护气道，用于向通光件内吹入气体，以防止粉末进入镜筒内部。上述的激光熔覆工作头，在对有色金属进行激光熔覆成形过程中可以有效保护熔覆层的高温区，降低熔覆层与氧气接触，提高熔覆层的表面质量。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，尤其涉及激光熔覆。

背景技术

在对有色金属进行激光熔覆成形过程中，由于熔覆条件需要使有色金属变为熔融状态才可以和基体结合获得较好的冶金效果，固在熔覆过程中需要较高的温度，但是在大气环境下进行激光熔覆不可避免的在熔覆层表面出现熔覆层的高温氧化行为。在激光熔覆成形过程中，熔覆层的堆积时，每层熔覆层表面的氧化层将会影响激光熔覆成形质量，如在熔覆层表面的氧化层与下一层熔覆层相结合时，熔覆温度的不断积累将会使得熔覆层和氧化层连接处出现裂纹，从而降低成形件的结合强度。随着激光熔覆成形的不断进行，熔覆层的温度不断积累导致熔覆层表面氧化行为不断增加，在熔覆层表面形成疏松多孔的氧化层，从而促使空气中的氧元素不断进入熔覆层，导致熔覆层氧元素含量过高，从而降低熔覆层的性能。

在激光熔覆过程中氧化物金属主要是未脱落氧化皮与富氧层结合紧密，表明其有极强的黏附力,在实际生产过程中难以通过机械方式去除。在氧化皮及富氧层中均发现裂纹存在，裂纹可以从未脱落氧化皮扩展到富氧层中，也可在富氧层中单独出现。在加热过程中形成的这种脆性富氧层与金属基体结合紧密，可能会在后续的热加工过程使加工材出现表面裂纹,严重影响表面质量并降低材料的收得率。

目前传统的激光熔覆过程的保护主要是，将激光熔覆过程放入惰性气体的环境中，这样可以隔绝空气中的氧气可以避免熔覆过程中熔覆层的氧化行为，但是设计一款密闭的空腔并且通入惰性气体，首先密闭的空腔设计成本较高，且设计难度；通入惰性气体隔绝空气对惰性气体的使用量较大。

发明内容

为解决上述所产生的问题，本发明提供了一种装配式三层气流随行保护激光熔覆工作头，在对有色金属进行激光熔覆成形过程中可以有效保护熔覆层的高温区，从而降低高温区的熔覆层与氧气接触，从而降低熔覆层氧化行为提高熔覆层的表面质量，更好的使用与激光熔覆成形。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种装配式三层气流随行保护激光熔覆工作头，包括：通光件、送粉件，同轴嵌套设置在送粉件侧壁外的内层保护气罩，中层保护气罩，外层保护气罩，同轴设置在通光件端部的镜筒连接件；所述送粉件套设在通光件侧壁外；

所述镜筒连接件设置有第一循环冷却水流道，用于给通光件散热；所述送粉件设置有与所述出粉口连通的入粉口，以及第二循环冷水却流道，所述第二循环冷却水流道流经通光件的侧壁，用于给送粉件和通光件散热；

所述镜筒连接件和通光件对应设置有镜筒保护气道，用于向通光件内吹入气体，以防止粉末进入镜筒内部。

在一较佳实施例中：所述通光件的侧壁沿着径向向外延伸形成第一限位块，所述镜筒连接件的端面沿着径向向内延伸形成第一限位配合块；所述限位块和限位配合块沿着通光件插入镜筒连接件的方向限位配合；

所述镜筒连接件的内壁在第一限位配合块的上方沿着径向向内延伸形成第二限位配合块；通光件压块一部分插入所述通光件的端面，另一部分沿着径向向外延伸形成第二限位块，所述第二限位块与第二限位配合块逆着通光件插入镜筒连接件的方向限位配合。

在一较佳实施例中：所述通光件的侧壁沿着径向向外延伸形成一圈凸台，所述凸台和送粉件通过四个沉头螺栓固定；并且所述通光件与送粉件之间设置有上密封圈和下密封圈；所述上密封圈和下密封圈之间形成所述第二循环冷水却流道的水冷腔体。