专利名称：孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴的制作方法
技术领域：
本发明属于激光加工设备器材技术领域，更明确地说是一种孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴的结构设计。
背景技术：
在对孔类零件的表面进行激光熔覆及合金化时，需将合金粉末送到激光熔池内。目前激光熔覆采用的送粉方法有粉末涂层法、侧向送粉法及同轴送粉法。粉末涂层法是将混有粘结剂的合金粉末预先涂在工件表面，再用激光将其熔化。由于粘结剂在粉末涂层熔化时燃烧、挥发，会产生气孔等缺陷，故实际上很少使用。侧向送粉法易导致各向异性，粉末利用率较低；而且由于孔类零件空间尺寸的限制，很难在孔类零件的激光熔覆中实际应用。同轴送粉法效果好，合金粉末利用率高。但它大都用于平面或轴类零件的激光熔覆，其特点是外形尺寸较大，激光束方向垂直向下(孔类零件激光熔复时，光束方向为水平方向)。00100041。1号中国专利申请就公开了这样一种同轴送粉喷嘴。
根据目前国内外报道，同轴送粉法的送粉嘴基本都采用间接冷却的方法冷却；而且冷却水是从送粉嘴的一侧进入，从另一侧流出，冷却水易产生短路，并存在死角，很难实现完全的循环冷却。因此，冷却效果并不理想。特别是孔类零件激光熔覆时，受孔的尺寸的限制，送粉嘴尺寸要小；同时，送粉嘴在孔内工作，温度很高，散热条件差，又需要长时间稳定工作，因而必须采取特别措施，保持良好的冷却效果。
本发明的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种适用于孔类零件加工的，尺寸小而散热条件又较好的，可实现完全的循环冷却，不存在冷却水死角，可保持良好的冷却效果的孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴。
发明内容
为了达到上述目的，本发明由激光通道、固定在激光通道上的U形卡子和外环及锥环、固定在锥环上的锥套以及安装在上述结构件上的内冷却水通道、送粉通道和外冷却水通道所构成.激光通道由导光筒、固定在导光筒下部的冷却套、固定在冷却套上的反射镜以及固定在导光筒一侧的内锥体组成。激光束从导光筒的上方进入，经反射镜反射，呈水平方向从内锥体中心通过，照射在孔壁上，将合金粉末及部分孔壁熔化，形成激光熔池。本发明由U形卡子固定在导光筒上，装卸十分方便。
内冷却水通道由安装在外环上的进水管、进水道和出水管、出水道以及位于外环和内锥体之间的内环状水道及位于进水道和出水道之间的内环状水道的隔板所组成。内冷却水自进水管、进水道进入内环状水道。由于隔板的作用，只能沿顺时针方向在内环状水道中流动一圈后，经出水道、出水管流出，从而形成完全的循环冷却，保证了对内锥体的良好的冷却效果。
送粉通道由安装在锥环上的送粉管、位于外环和锥环之间的环形混合腔以及位于内锥体和锥环之间的锥形环槽所组成.送粉管有2～8支且沿径向均布。合金粉末是由惰性气体经送粉管送入环形混合腔中。由于环形混合腔尺寸很小，而且有2～8支送粉管沿径向均布，合金粉末在环形混合腔中很容易均匀分布。然后在惰性气体(如氮气)的驱动下，经内锥体与锥环形成的锥形环槽喷出，会聚在激光熔池中，实现了同轴送粉。惰性气体除了输送合金粉末的作用外，同时起着保护气氛防止氧化的作用。
外冷却水通道由安装在锥套上的进水管和出水管、位于锥环和锥套之间的外环状水道以及位于进水管和出水管之间的外环状水道的隔板所组成。外冷却水自进水管进入外环状水道。由于隔板的作用，只能沿顺时针方向在外环状水道中流动一圈后，经出水管流出，从而形成完全的循环冷却，保证了对锥环和锥套的良好的冷却效果。
内锥体、锥环和锥套的端部共同构成一球面结构。这种结构可将工件反射出的激光和合金粉末反射回激光熔池中，提高了激光能量和合金粉末的利用率。
本发明的任务就是这样完成的。
本发明的特点和效果如下体积小，结构紧凑，可直接装在导光头上，便于进入孔内进行激光熔覆或合金化。尤其适用于孔类零件。
由于直接装在导光头上，可用导光头的调节装置方便地调节合金粉末的会聚点与激光熔池的交点。
内外冷却水实现了完全的循环流动，消除了死角，克服了冷却不均的弊病，保证了良好的冷却效果。
靠近激光束及激光熔池的内锥体、锥套、锥环等部件都被直接冷却，冷却效果优异。
采用多支送粉管多路径送粉，以惰性气体(如氮气)驱动，不但送粉均匀，而且有惰性气体保护，可防止氧化。
激光能量和合金粉末的利用率高。
本发明可广泛应用于各种孔类零件内壁的激光熔覆及合金化加工中。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的C-C剖面图。
图3为图1的A-A剖面图。
图1所示，本发明由激光通道、U形卡子1、外环15、锥环14、锥套13以及内外冷却水通道、送粉通道构成。激光通道由导光筒2、冷却套16、反射镜3及内锥体9组成。送粉通道由送粉管5、环形混合腔7及锥形环槽8组成。送粉管5有2～8支，且沿径向均布。内锥体9、锥环14和锥套13的端部共同构成一球面结构。激光束10的方向经激光通道由竖直改变为水平。
图1和图2所示，外冷却水通道由进水管20、出水管21、外环状水道12及其隔板22组成。形成了完全的循环冷却。
图1和图3所示，内冷却水通道由进水管4、进水道6、出水管17、出水道18、内环状水道11及其隔板19组成。形成了完全的循环冷却。
具体实施例方式
本发明的具体实施例如下实施例1。一种孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴。它由激光通道、U形卡子、外环、锥环、锥套以及内外冷却水通道、送粉通道构成。激光通道由导光筒、冷却套、反射镜及内锥体组成。内冷却水通道由进水管、进水道、出水管、出水道、内环状水道及其隔板组成。送粉通道由送粉管、环形混合腔及锥形环槽组成。送粉管有4支且沿径向均布。外冷却水通道由进水管、出水管、外环状水道及其隔板组成。内锥体、锥环和锥套的端部共同构成一球面结构。
实施例2。一种孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴。它由激光通道、U形卡子、外环、锥环、锥套以及内外冷却水通道、送粉通道构成。激光通道由导光筒、冷却套、反射镜及内锥体组成。内冷却水通道由进水管、进水道、出水管、出水道、内环状水道及其隔板组成。送粉通道由送粉管、环形混合腔及锥形环槽组成。送粉管有2支且沿径向均布。外冷却水通道由进水管、出水管、外环状水道及其隔板组成。内锥体、锥环和锥套的端部共同构成一球面结构。
实施例3。一种孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴。它由激光通道、U形卡子、外环、锥环、锥套以及内外冷却水通道、送粉通道构成。激光通道由导光筒、冷却套、反射镜及内锥体组成。内冷却水通道由进水管、进水道、出水管、出水道、内环状水道及其隔板组成。送粉通道由送粉管、环形混合腔及锥形环槽组成。送粉管有8支且沿径向均布。外冷却水通道由进水管、出水管、外环状水道及其隔板组成。内锥体、锥环和锥套的端部共同构成一球面结构。
实施例1～实施例3尤其适用于孔类零件加工。其尺寸小而散热条件又好，可实现完全的循环冷却，不存在冷却水死角，冷却效果良好。不但送粉均匀，而且有惰性气体保护，可防止氧化。激光能量和合金粉末的利用率高。它们可广泛应用于各种孔类零件内壁的激光熔覆及合金化加工中。
权利要求
1.一种孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴，它由激光通道、固定在激光通道上的U形卡子和外环及锥环、固定在锥环上的锥套以及安装在上述结构件上的内冷却水通道、送粉通道和外冷却水通道所构成，其特征在于所说的激光通道由导光筒、固定在导光筒下部的冷却套、固定在冷却套上的反射镜以及固定在导光筒一侧的内锥体组成。
2.按照权利要求1所述的孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴，其特征在于所说的内冷却水通道由安装在外环上的进水管、进水道和出水管、出水道以及位于外环和内锥体之间的内环状水道及位于进水道和出水道之间的内环状水道的隔板所组成。
3.按照权利要求1或2所述的孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴，其特征在于所说的送粉通道由安装在锥环上的送粉管、位于外环和锥环之间的环形混合腔以及位于内锥体和锥环之间的锥形环槽所组成，送粉管有2～8支且沿径向均布。
4.按照权利要求1～3中每一个权利要求所述的孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴，其特征在于所说的外冷却水通道由安装在锥套上的进水管和出水管、位于锥环和锥套之间的外环状水道以及位于进水管和出水管之间的外环状水道的隔板所组成。
5.按照权利要求1～4中每一个权利要求所述的孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴，其特征在于所说的内锥体、锥环和锥套的端部共同构成一球面结构。
全文摘要
一种孔类零件内壁激光熔覆及合金化用同轴送粉嘴,属于激光加工设备技术领域。它由激光通道、U形卡子、外环、锥环、锥套以及内外冷却水通道、送粉通道构成。激光通道由导光筒、冷却套、反射镜及内锥体组成。内冷却水通道由进水管、进水道、出水管、出水道、内环状水道及其隔板组成。送粉通道由送粉管、环形混合腔及锥形环槽组成。送粉管有2～8支且沿径向均布。外冷却水通道由进水管、出水管、外环状水道及其隔板组成。内锥体、锥环和锥套的端部共同构成一球面结构。它适用于孔类零件加工,尺寸小而散热条件又较好,可实现完全的循环冷却,不存在冷却水死角,冷却效果良好。它可广泛应用于各种孔类零件内壁的激光熔覆及合金化加工中。
文档编号C23C4/00GK1371779SQ0211024
公开日2002年10月2日 申请日期2002年4月1日 优先权日2002年4月1日
发明者李鲁伯 申请人:李鲁伯