专利名称：一种激光精密微成形送粉方法及其光粉同轴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光加工技术，具体涉及一种送粉均匀、分辨率高、可控性好、具有广
适性的激光精密微成形送粉方法及其光粉同轴装置。
背景技术：
激光精密微成形或微熔覆，成形零件尺寸小至毫米级，粉束、激光光斑与熔池尺寸要达到微米级，成形材料为微纳米金属粉体(粒径小于50 i！ m)，送粉微管道或微喷嘴内径要求达到微米级，而微纳米粉体表面张力大，在微管道中输送粉体，极易架桥堵塞，输送不畅，而激光微成形或微熔覆高精度的梯度材料或多层复合材料的零件，对送粉的准确性、均匀度、稳定性、连续性及可控性要求更高，且送粉系统应具有高的分辨率，对粉体具有广适性，光束与粉束保持同轴，粉束汇聚性能好，光粉耦合精度高，微喷嘴制造工艺简单，成本低。 目前，用于激光成形或激光熔覆的送粉技术主要有偏置送粉和同轴送粉，对于偏置送粉，送粉系统与光束系统相对独立，送粉器与喷嘴相对激光光束倾斜安装，主要有自重式送粉器、螺杆式送粉器、磁力送粉器、雾化式送粉器等，如专利ZL92220906. 5，ZL02290424. 7、ZL200420120300. 5、ZL200720144035. 8等，此类送粉器虽可以输送微米尺寸的粉体(小于100 ii m)，但不能实现数字化自动控制，粉体输送与光路不同轴，光粉耦合性能差，可控性不好，送粉具有方向性，分辨率低，激光成形过程中易造成光粉偏离，成形件质量差，精度低，故不适合精密微成形。 对于同轴送粉，国内外许多研究人员作了相关的研究，如美国专利US5418350、US5477026、欧洲专利W02005028151、日本专利JP2005219060、中国专利CN01267740. X、CN200520128123. X、 CN200620026479. 7等公开了多种同轴送粉装置，其基本结构均采用多层同心锥筒形式，即采用在筒体上围绕中心光路通道均匀倾斜布置环形或2 8路送粉通道的结构方案，在同轴送粉基础上，中国专利CN200510112041. 0、 CN200610024264. 6对反射镜或聚焦镜进行结构形状改变，通过光路变换形成锥形无光区，从光束中心送粉，实现光粉同轴。与偏置送粉相比，同轴送粉其送粉的准确性、均匀度、稳定性、可控性以及光粉耦合精度得到提高，材料成形精度与质量也得到提高。但此类同轴送粉装置，其送粉方式多采用载气式，送粉的可控性、连续性较差，尤其对于微纳米粉体(粒径小于50 ii m)，表面张力大，粉体输送容易架桥，阻隔通道，即使连续加压，亦无明显效果。因此，这种载气式送粉不适合微纳米粉体的输送与精密成形要求，而且送粉喷嘴金属材质，机械加工微米级内孔尺寸，成本高。 中国专利CN01131777. 9、 CN02114474. 5等公开了利用混流器送粉对梯度材料成形，材料的成分与组织可控，但此类专利采用侧向送粉，成形精度与质量不高，不适合微纳米粉体的精密微成形要求。 因而，目前需要一种送粉均匀、稳定、分辨率高、可控性好，具有广适性，光粉耦合精度高，可激光微成形梯度材料的送粉方法与装置，尤其是一种适合高精度激光精密微成形的送粉方法与光粉同轴装置。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种送粉均匀、分辨率
高、可控性好、具有广适性的激光精密微成形送粉方法及其光粉同轴装置，该送粉方法及其
光粉同轴装置可以实现数字化自动控制，且光粉同轴，光粉耦合精度高，能够满足激光微成
形均一材质或梯度材料金属零件的高精度高质量要求。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的 本发明的一种激光精密微成形送粉方法采用送粉装置进行压电驱动送粉，送粉装置中压电驱动器的压电陶瓷上电后，其逆压电效应产生的脉冲惯性力传导至石英微喷嘴，驱动金属粉体克服阻力而向前脉冲连续喷出；压电驱动器的压电陶瓷由计算机控制工作。
在微成形或微熔覆均一材质的金属零件时，采用中心单粉管送粉方法，即由送粉装置垂直送粉，直接由激光器发射出的、或激光器发射后通过反射、透射转换得到的平行激光束，通过聚焦反射镜反射聚焦后投射到工件表面形成聚焦光斑，通过调节机构灵活调节光斑大小，使光斑适应粉束中心位置，光粉充分耦合，成形精度高。 在微成形或微熔覆梯度材料或多层复合材料的金属零件时，采用侧向多路送粉方法，即一组送粉装置的轴线与光路中心成小于25。的角度沿光筒周围均匀对称送粉，计算机根据成形要求，实时控制各路送粉独立工作或相互配合工作。 本发明的一种实现中心单粉管送粉方法的光粉同轴装置，该光粉同轴装置包括送粉装置、喷嘴、聚焦光路系统和激光光斑调节装置，所述的送粉装置通过定位支撑盘由筒体支撑长侧板和筒体支撑短侧板支撑，筒体支撑长侧板、支撑短侧板内侧设有定位止口 ，方便送粉装置更换装卸；所述的聚焦光路系统包括光筒筒座、螺纹活动筒和安装在聚焦反射镜镜座上的聚焦反射镜，通过改变螺纹活动筒的螺纹尺寸规格实现与不同激光器工作头的连接，光筒筒座通过筒体支撑短侧板与喷嘴筒座的定位止口精确定位，装卸方便，直接由激光器发射出的、或激光器发射后通过反射、透射等转换得到的平行激光束，通过本发明的聚焦反射镜反射聚焦后投射到工件表面形成聚焦光斑；所述的喷嘴包括内锥筒、中间锥筒和喷嘴侧挡板，内锥筒与喷嘴筒座通过螺纹连接，中间锥筒与内锥筒通过锥螺纹连接，装卸方便，喷嘴内外锥筒采用耐高温材料制成，喷嘴端部面向熔池加工成锥形结构，可以反射激光光束和粉末流，提高激光能量和金属粉末的利用率；所述的激光光斑调节装置包括调节丝杠、螺母和调节旋钮，调节丝杠通过套筒与筒体支撑长侧板固连，聚焦反射镜镜座通过中间连接块与螺母连接，旋动调节旋钮通过丝杠螺母副传动，改变聚焦反射镜的位置，从而灵活调节激光光斑的直径与焦距，实现在筒体喷嘴外直接连续调节光斑直径的功能；所述的聚焦反射镜镜座设有对聚焦反射镜进行循环冷却的第一冷却水道，喷嘴中间锥筒与侧挡板之间设有对喷嘴实施循环冷却的第二冷却水道，喷嘴中间锥筒内设有保护金属熔池的保护气流通道。本发明的石英微喷嘴由聚焦反射镜内部穿出，结构紧凑，同轴送粉，光粉充分耦合。
所述的送粉装置包括压电驱动器、压电驱动器夹头、送粉管、石英微喷嘴、导套、锁紧螺母、定位套和端盖螺母，所述定位套与筒体用螺钉固连并通过锁紧螺母锁紧；所述的压电驱动器通过螺钉连接由压电驱动器夹头固定支撑，且由挡圈轴向定位，所述的导套外圆柱面加工出螺纹，分别与锁紧螺母、定位套、压电驱动器夹头、端盖螺母的内螺纹配合连接，送粉管与导套内孔间隙配合连接，端盖螺母支撑压电驱动器及压电驱动器夹头结构；所述的石英微喷嘴上端部与导套内孔配合连接，且石英微喷嘴通过端盖螺母内孔，由螺钉径向锁紧固定，再由聚焦反射镜内孔穿出，实现轴向导向和径向固定；所述的定位套上端部铣出四方形，便于旋动导套，通过螺纹传动使石英微喷嘴上下移动，可以灵活调节石英微喷嘴的离焦距离，定位套与夹头之间，端盖螺母与聚焦反射镜之间，送粉管与石英微喷嘴之间均留有合适间隙，便于调节石英微喷嘴的离焦距离。 —种实现侧向多路送粉方法的光粉同轴装置，该光粉同轴装置包括一组送粉装置、聚焦光路系统、喷嘴和激光光斑调节装置，所述聚焦光路系统包括螺纹活动筒、光筒筒座和聚焦反射镜，本发明中直接由激光器发射出的、或激光器发射后通过反射、透射等转换得到的平行激光束，通过聚焦反射镜聚焦后投射到工件表面形成聚焦光斑；本发明通过改变螺纹活动筒的螺纹尺寸规格实现与不同激光器工作头的连接，光筒筒座与内锥筒螺纹连接，旋合内锥筒可以调节聚焦反射镜的聚焦光斑直径大小；所述的一组送粉装置均布于支承座上，送粉装置通过定位孔与定位支撑盘固连，支承座设有使送粉装置精确定位的定位止口 ，装卸方便；所述的喷嘴包括内锥筒和喷嘴侧挡板，喷嘴内外锥筒采用耐高温材料制成，喷嘴端部面向熔池加工成锥形结构，可以反射激光光束和粉末流，提高激光能量和金属粉末的利用率；所述内锥筒与支撑座之间设有对聚焦反射镜与内锥筒进行循环冷却的第一冷却水道，喷嘴内锥筒与侧挡板之间设有对喷嘴实施循环冷却的第二冷却水道，喷嘴内锥筒内设有保护金属熔池的保护气流通道。 所述的送粉装置包括压电驱动器、压电驱动器夹头、送粉管、石英微喷嘴、导套、锁紧螺母、定位套和端盖螺母，所述定位套与筒体用螺钉固连并通过锁紧螺母锁紧；所述的压电驱动器通过螺钉连接由压电驱动器夹头固定支撑，且由挡圈轴向定位，所述的导套外圆柱面加工出螺纹，分别与锁紧螺母、定位套、压电驱动器夹头、端盖螺母的内螺纹配合连接，送粉管与导套内孔间隙配合连接，端盖螺母支撑压电驱动器及夹头结构；所述的石英微喷嘴上端部与导套内孔配合连接，且石英微喷嘴通过端盖螺母内孔，由螺钉径向锁紧固定；所述的定位套上端部铣出四方形，便于旋动导套，通过螺纹传动使石英微喷嘴上下移动，可以灵活调节石英微喷嘴的离焦距离，定位套与夹头之间，送粉管与石英微喷嘴之间均留有合适间隙，便于调节石英微喷嘴的离焦距离。 本发明的石英微喷嘴，由石英直管毛坯先通过高温拉制成形，其端部拉长，外径与内径逐渐变小，再通过高温煅制，其端部内径最小尺寸可以控制在20 200iim，而该尺寸直接决定激光微成形时金属粉末从微喷嘴喷射出时的散斑大小。 本发明在应用于激光微成形和微熔覆时，将待成形金属零件基板或待熔覆零件置于水平安置的二维数控工作台面上，压电驱动光粉同轴喷头与Z轴数控工作台连接，并随数控工作台上下移动、进给，三维运动控制器控制数控工作台移动，压电驱动控制电源直接控制压电陶瓷工作，从而使同轴喷头按一定频率喷出金属粉末。基于分层叠加成形原理，激光精密微成形金属零件的工作过程是计算机控制根据零件的三维实体模型进行分层处理，得到一系列层片数据，进行扫描路径规划后，生产执行系统的运动轨迹。计算机控制激光器与压电驱动器工作，激光束照射并聚焦于金属零件表面，同轴喷头喷出金属粉末，汇聚于激光光斑内，运动控制器根据生成的控制指令控制二维数控工作台按轨迹运动，进行零件直接成形或熔覆堆积成形。成形好一层后，Z轴数控工作台根据指令上移一定高度，计算
5机控制激光器、二维数控工作台、压电驱动光粉同轴喷头协调工作，再在已成形部分上面熔覆新的层片。如此循环，直至零件全部成形完成。 与现有技术相比，本发明有如下优点(1)采用压电驱动方法送粉，进行数字化控制，控制波形可选，振幅、频率连续可调，使送粉具有广适性，且送粉系统、光束系统、工作台移动控制系统集成控制，使光路系统、送粉装置与工作台协调动作，以进行高精度的三维成形；(2)可采用中心单粉管送粉或侧向多路送粉方法，成形材料的成分与组织可控，可微成形或微熔覆均一材质的金属零件，亦可微成形或微熔覆梯度材料或多层复合材料的金属零件，进行同轴送粉，汇聚度高，光粉耦合性能好，以适应高精度成形要求；(3)压电驱动送粉装置的离焦距离、送粉散斑，方便可调，送粉系统分辨率高，单脉冲喷量可精确到微克量级，且送粉均匀、稳定、连续，送粉密度符合微成形要求；(4)送粉微喷嘴采用石英材料，高温拉制再热煅成形，成本低，微喷嘴内径尺寸可调，适应不同种类、不同物性干粉体的输送要求；(5)同轴喷嘴多层组合式、端部锥形结构可二次反射光束与粉束；冷却水道采用组合式结构，拆装方便；组合式光筒采用螺纹连接，聚焦反射镜设有调节机构，光斑与焦距调节方便，以适应精密微成形要求。
图1是本发明的中心单粉管送粉方法的光粉同轴装置结构示意 图2是本发明中送粉装置的结构示意图； 图3是本发明的侧向多路送粉方法的光粉同轴装置结构示意 图4是本发明图3的旋转剖视结构示意 图5是本发明中石英微喷嘴的结构示意 图6是石英微喷嘴端部结构的局部视图； 图7是本发明在激光微成形和微熔覆中的应用实例示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。 如图2所示，本发明的一种激光精密微成形送粉方法，采用送粉装置2进行压电驱动送粉，送粉装置2中压电驱动器26的压电陶瓷上电后，其逆压电效应产生的脉冲惯性力传导至石英微喷嘴27，驱动金属粉体克服阻力而向前脉冲连续喷出；压电驱动器26的压电陶瓷由计算机控制工作。 本发明的一种激光精密微成形送粉方法，根据金属粉末的不同成分、均匀度、球形度及粉体成形方法的不同，其石英微喷嘴27喷射粉体的散斑直径可以控制在100 500 ii m之间，单脉冲喷量可精确到P g量级；本发明中的控制波形根据需要可变，频率、振幅连续方便可调，实现数字化控制，以适应激光精密微成形需要。 如图1所示，在微成形或微熔覆均一材质的金属零件时，采用中心单粉管送粉方法，即由送粉装置2垂直送粉，直接由激光器发射出的、或激光器发射后通过反射、透射转换得到的平行激光束，通过聚焦反射镜15反射聚焦后投射到工件表面形成聚焦光斑，通过光斑调节机构灵活调节光斑大小，使光斑适应粉束中心位置，光粉充分耦合，成形精度高。
如图3所示，在微成形或微熔覆梯度材料或多层复合材料的金属零件时，采用侧向多路送粉方法，即一组送粉装置2的轴线与光路中心成小于25°的角度沿光筒周围均匀 对称送粉，计算机根据成形要求，实时控制各路送粉装置2独立工作，也可控制相向对称的 两路送粉装置2同时输送同一种金属粉末。如图4所示，六路送粉装置2的轴线分别与光路 中心成20°的角度沿光筒周围均匀对称送粉，A、 B两路、C、 D两路与E、 F两路，根据成形要 求，依次输送三种金属粉末，实现三层复合材料或梯度材料成形，由光筒上方入射的平行激 光束，沿着喷嘴中心，通过聚焦镜41聚焦后投射到工件表面形成聚焦光斑，光粉充分耦合，
成形精度高。 如图1所示，本发明的一种实现中心单粉管送粉方法的光粉同轴装置，该光粉同 轴装置包括送粉装置2、喷嘴10、聚焦光路系统和激光光斑调节装置，送粉装置2通过定位 支撑盘1由筒体支撑长侧板3和筒体支撑短侧板17支撑，筒体支撑长侧板3和支撑短侧板 17内侧设有定位止口，方便送粉装置2更换装卸；聚焦光路系统包括光筒筒座13、螺纹活 动筒14和安装在聚焦反射镜镜座4上的聚焦反射镜15，通过改变螺纹活动筒14的螺纹尺 寸规格实现与不同激光器工作头的连接，光筒筒座13通过筒体支撑短侧板17与喷嘴筒座 12的定位止口精确定位，装卸方便，直接由激光器发射出的、或激光器发射后通过反射、透 射等转换得到的平行激光束，通过本发明的聚焦反射镜15反射聚焦后投射到工件表面形 成聚焦光斑；喷嘴10包括内锥筒103、中间锥筒102和喷嘴侧挡板101，内锥筒103与喷嘴 筒座12通过螺纹连接，中间锥筒102与内锥筒103通过锥螺纹连接，装卸方便，喷嘴内外锥 筒采用耐高温材料制成，喷嘴端部面向熔池加工成锥形结构，可以反射激光光束和粉末流， 提高激光能量和金属粉末的利用率；激光光斑调节装置包括调节丝杠6、螺母7和调节旋钮 8，调节丝杠6通过套筒与筒体支撑长侧板3固连，聚焦反射镜镜座4通过中间连接块5与 螺母7连接，旋动调节旋钮8通过丝杠螺母副传动，改变聚焦反射镜15的位置，从而灵活调 节激光光斑的直径与焦距，实现在筒体喷嘴外直接连续调节光斑直径的功能；聚焦反射镜 镜座4设有对聚焦反射镜15进行循环冷却的第一冷却水道16，喷嘴中间锥筒102与侧挡板 101之间设有对喷嘴实施循环冷却的第二冷却水道ll，喷嘴中间锥筒102内设有保护金属 熔池的保护气流通道9。本发明的石英微喷嘴27由聚焦反射镜15内部穿出，结构紧凑，光 粉充分耦合。 如图1和2所示，送粉装置2包括压电驱动器26、压电驱动器夹头25、送粉管22、石 英微喷嘴27、导套21、锁紧螺母23、定位套24和端盖螺母28，定位套24与筒体用螺钉固连 并通过锁紧螺母23锁紧；压电驱动器26通过螺钉连接由夹头25固定支撑，且由挡圈29轴 向定位，导套21外圆柱面加工出螺纹，分别与锁紧螺母23、定位套24、压电驱动器夹头25、 端盖螺母28的内螺纹配合连接，送粉管22与导套21内孔间隙配合连接，端盖螺母28支撑 压电驱动器26及夹头25结构；石英微喷嘴27上端部与导套21内孔配合连接，且石英微喷 嘴27通过端盖螺母28内孔，由螺钉径向锁紧固定，再由聚焦反射镜15内孔穿出，实现轴向 导向和径向固定；定位套24上端部铣出四方形，便于旋动导套21，通过螺纹传动使石英微 喷嘴27上下移动，可以灵活调节石英微喷嘴27的离焦距离，定位套24与夹头25之间，端 盖螺母28与聚焦反射镜3之间，送粉管22与石英微喷嘴27之间均留有合适间隙，便于调 节石英微喷嘴27的离焦距离。 如图3和4所示， 一种实现侧向多路送粉方法的光粉同轴装置，该光粉同轴装置包 括一组送粉装置2、聚焦光路系统、喷嘴和激光光斑调节装置，聚焦光路系统包括螺纹活动筒31、光筒筒座32和聚焦反射镜41，本发明中直接由激光器发射出的、或激光器发射后通 过反射、透射等转换得到的平行激光束，通过聚焦反射镜41聚焦后投射到工件表面形成聚 焦光斑；本发明通过改变螺纹活动筒31的螺纹尺寸规格实现与不同激光器工作头的连接， 光筒筒座32与内锥筒33螺纹连接，旋合内锥筒33可以调节聚焦反射镜41的聚焦光斑直 径大小；一组送粉装置2均布于支承座35上，送粉装置2通过定位孔与定位支撑盘34固 连，支承座35设有使送粉装置2精确定位的定位止口，装卸方便；喷嘴包括内锥筒36和喷 嘴侧挡板38，喷嘴内外锥筒采用耐高温材料制成，喷嘴端部面向熔池加工成锥形结构，可以 反射激光光束和粉末流，提高激光能量和金属粉末的利用率；所述内锥筒33与支撑座35之 间设有对聚焦反射镜41与内锥筒33进行循环冷却的第一冷却水道40，喷嘴内锥筒33与侧 挡板38之间设有对喷嘴实施循环冷却的第二冷却水道37，喷嘴内锥筒33内设有保护金属 熔池的保护气流通道39。 如图2和3所示，送粉装置2包括压电驱动器26、压电驱动器夹头25、送粉管22、 石英微喷嘴27、导套21、锁紧螺母23、定位套24和端盖螺母28，定位套24与筒体用螺钉固 连并通过锁紧螺母23锁紧；压电驱动器26通过螺钉连接由夹头25固定支撑，且由挡圈29 轴向定位，导套21外圆柱面加工出螺纹，分别与锁紧螺母23、定位套24、压电驱动器夹头 25、端盖螺母28的内螺纹配合连接，送粉管22与导套21内孔间隙配合连接，端盖螺母28 支撑压电驱动器26及夹头25结构；石英微喷嘴27上端部与导套21内孔配合连接，且石英 微喷嘴27通过端盖螺母28内孔，由螺钉径向锁紧固定；定位套24上端部铣出四方形，便于 旋动导套21 ，通过螺纹传动使石英微喷嘴27上下移动，可以灵活调节石英微喷嘴27的离焦 距离，定位套24与夹头25之间，送粉管22与石英微喷嘴27之间均留有合适间隙，便于调 节石英微喷嘴27的离焦距离。 如图5和6所示，本发明的石英微喷嘴27，由石英直管毛坯先通过高温拉制成 形，其端部拉长，外径与内径逐渐变小，再通过高温煅制，其端部内径最小尺寸可以控制在 20 200iim，而该尺寸直接决定激光微成形时金属粉末从微喷嘴喷射出时的散斑大小。
图7为本发明在激光微成形和微熔覆中的应用实例，将待成形金属零件基板或待 熔覆零件置于水平安置的二维数控工作台面上，压电驱动光粉同轴喷头与Z轴数控工作台 连接，并随数控工作台上下移动、进给，三维运动控制器控制数控工作台移动，压电驱动控 制电源直接控制压电陶瓷工作，从而使同轴喷头按一定频率喷出金属粉末。基于分层叠加 成形原理，激光快速精密微成形金属零件的工作过程是计算机根据零件的三维实体模型 进行分层处理，得到一系列层片数据，进行扫描路径规划后，生产执行系统的运动轨迹。计 算机控制激光器与压电驱动器工作，激光束照射并聚焦于金属零件表面，同轴喷头喷出金 属粉末，汇聚于激光光斑内，运动控制器根据生成的控制指令控制二维数控工作台按轨迹 运动，进行零件直接成形或熔覆堆积成形。成形好一层后，Z轴数控工作台根据指令上移一 定高度，计算机控制激光器、二维数控工作台、压电驱动光粉同轴喷头协调工作，再在已成 形部分上面熔覆新的层片。如此循环，直至零件全部成形完成。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
一种激光精密微成形送粉方法，其特征在于该方法采用送粉装置(2)进行压电驱动送粉，送粉装置(2)中的压电驱动器(26)的压电陶瓷上电后，其逆压电效应产生的脉冲惯性力传导至石英微喷嘴(27)，驱动金属粉体克服阻力而向前脉冲连续喷出；压电驱动器(26)的压电陶瓷由计算机控制工作。
2. 根据权利要求1所述的一种激光精密微成形送粉方法，其特征在于在微成形或微熔覆均一材质的金属零件时，采用中心单粉管送粉方法，即由送粉装置(2)垂直送粉，直接由激光器发射出的、或激光器发射后通过反射、透射转换得到的平行激光束，通过聚焦反射镜反射聚焦后投射到工件表面形成聚焦光斑，通过激光光斑调节装置调节光斑大小，使光斑适应粉束中心位置，光粉充分耦合。
3. 根据权利要求1所述的一种激光精密微成形送粉方法，其特征在于在微成形或微熔覆梯度材料或多层复合材料的金属零件时，采用侧向多路送粉方法，即一组送粉装置(2)的轴线与光路中心成小于25°的角度沿光筒周围均匀对称送粉，计算机根据成形要求，实时控制各路送粉独立工作或相互配合工作。
4. 一种实现权利要求2所述的中心单粉管送粉方法的光粉同轴装置，该光粉同轴装置包括送粉装置(2)、喷嘴(10)、聚焦光路系统和激光光斑调节装置，其特征在于所述的送粉装置(2)由定位支撑盘(1)支撑，送粉装置(2)包括压电驱动器(26)、压电驱动器夹头(25)、送粉管(22)、石英微喷嘴(27)、导套(21)、锁紧螺母(23)、定位套(24)和端盖螺母(28)，所述的压电驱动器(26)固定在压电驱动器夹头(25)上，且由挡圈(29)轴向定位；在导套(21)的外圆柱面设有螺纹，并通过螺纹分别与锁紧螺母(23)、定位套(24)、压电驱动器夹头(25)、端盖螺母(28)配合连接，端盖螺母(28)支撑压电驱动器(26)及压电驱动器夹头(25);所述的石英微喷嘴(27)由端盖螺母(28)固定，且石英微喷嘴(27)的上端部与导套(21)内孔配合连接。
5. —种实现权利要求3所述的侧向多路送粉方法的光粉同轴装置，其特征在于该光粉同轴装置包括一组送粉装置(2)、聚焦光路系统、喷嘴和激光光斑调节装置，所述的一组送粉装置(2)均布于支承座(35)上并与定位支撑盘(34)固连，送粉装置(2)包括压电驱动器(26)、压电驱动器夹头(25)、送粉管(22)、石英微喷嘴(27)、导套(21)、锁紧螺母(23)、定位套(24)和端盖螺母(28);所述的压电驱动器(26)固定在压电驱动器夹头(25)上，且由挡圈(29)轴向定位；在导套(21)的外圆柱面设有螺纹，并通过螺纹分别与锁紧螺母(23)、定位套(24)、压电驱动器夹头(25)、端盖螺母(28)配合连接，端盖螺母(28)支撑压电驱动器(26)及压电驱动器夹头(25);所述的石英微喷嘴(27)由端盖螺母(28)固定，且石英微喷嘴(27)的上端部与导套(21)内孔配合连接。
全文摘要
本发明公开了一种激光精密微成形送粉方法及其光粉同轴装置，本发明的一种激光精密微成形送粉方法采用送粉装置进行压电驱动送粉，送粉装置中压电驱动器的压电陶瓷上电后，其逆压电效应产生的脉冲惯性力传导至石英微喷嘴，驱动金属粉体克服阻力而向前脉冲连续喷出；压电驱动器的压电陶瓷由计算机控制工作。当微成形或微熔覆均一材质的金属零件时，采用中心单粉管送粉方法；当微成形或微熔覆梯度材料或多层复合材料的金属零件时，采用侧向多路送粉方法。实现本发明的激光精密微成形送粉方法的光粉同轴装置，其离焦距离和送粉散斑方便可调，送粉分辨率高，单脉冲喷量可精确到微克量级，且送粉均匀、稳定、连续，送粉密度符合微成形要求。
文档编号B22F3/105GK101695752SQ20091023337
公开日2010年4月21日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者刘秀波, 王明娣, 陈书法, 陈劲松, 雷剑波 申请人:淮海工学院;