专利名称：激光熔覆复合喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光熔覆领域，具体涉及一种激光熔覆复合喷嘴。
背景技术：
激光熔覆技术是指激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，是材料表面改性技术的一种重要方法，它是利用高能激光(IO4 106W/cm)在金属表面辐照，通过迅速熔化、扩展和迅速凝固，冷却速度通常达到IO2 106°C /s，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，从而构成一种新的复合材料，以弥补机体所缺少的高性能，显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能。这种复合材料能充分发挥两者的优势，弥补相互间的不足。对于某些共晶合金，甚至能得到非晶态表层，具有极好的抗腐蚀性能。激光熔覆技术是一种经济效益较高的表面改性技术，可以在廉价母材上制备出高性能的合金表面，以降低材料成本，节约贵重稀有金属材料。目前的方法主要有预涂、送粉和送丝等。预涂法需要在激光熔化前把粉末用粘结剂涂在工件表面，然后激光熔化。缺点是工序复杂，容易产生气孔等缺陷。由于激光要先熔化预涂的粉末，然后才是基体，稀释率难以控制。送粉法可实现粉末和基体同时熔化，但激光束与送给的粉末作用区重合程度不易控制，容易出现偏离，在激光熔覆过程中不易保证质量，一般粉末利用率偏低，对环境造成污染。送丝法比送粉容易控制且丝材利用率几乎百分之百。缺点是成形精度差，丝材对激光反射率高，不易吸收能量。有鉴于此，有必要提供一种新型的激光熔覆复合喷嘴。
实用新型内容针对现有技术的不足，本实用新型解决的技术问题是提供一种激光熔覆复合喷嘴，利用该激光熔覆复合喷嘴进行熔覆不易产生气孔、粉末利用率高、激光反射率低。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的一种激光熔覆复合喷嘴，尤其是，包括连接套，该连接套沿轴向开设有送丝通道、送粉通道和保护气通道，所述送丝通道包括送丝管和第一丝材导向管，所述第一丝材导向管连通于所述送丝管的下端，所述第一丝材导向管的直径小于所述送丝管的直径；喷嘴气套，连接于所述连接套的下方，该喷嘴气套沿轴向开设有粉丝通道和保护气套，所述保护气套环绕设于所述粉丝通道的外侧，所述粉丝通道连通于所述送粉通道的下端，所述保护气套连通于所述保护气通道的下端；第二丝材导向管，该第二丝材导向管组装连通于所述第一丝材导向管的下端，所述第二丝材导向管位于所述粉丝通道内。优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述第二丝材导向管为医用针管的针头。优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述连接套的下端开设有环形的安装槽，所、述安装槽环绕设于所述第一丝材导向管的外侧。[0012]优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述安装槽与所述送粉通道的底端连通。优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述喷嘴气套的顶端开设有锥形槽，所述锥形槽上方连通于所述安装槽，所述锥形槽的下方连通于所述粉丝通道。优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述第二丝材导向管与所述粉丝通道同轴设置，所述第二丝材导向管与所述第一丝材导向管同轴设置。优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述第二丝材导向管的内径与所述第一丝材导向管的内径相同。优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述喷嘴气套上开设有环形腔，所述环形腔上下分别连通于所述保护气通道和保护气套之间。优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述保护气套与所述粉丝通道同轴设置，所述保护气套包括若干沿轴向开设的气孔。优选的，在上述激光熔覆复合喷嘴中，所述激光熔覆复合喷嘴还包括密封套，所述密封套套设于所述连接套下端的外侧且与所述连接套之间密封连接，所述密封套套设于喷嘴气套上端的外侧且与所述喷嘴气套之间密封连接。与现有技术相比，本实用新型的激光熔覆复合喷嘴设计成同轴同步送丝、送粉激光熔覆快速成形的方案，其优点在于丝材被传热的粉末颗粒遮蔽，从而使对激光束的反射减少；而且利用该方案，增大了熔池的热量输入，促进了马兰格尼流动的形成，易于产生安静、稳定的熔池，从而熔覆层表面比较光滑，孔隙率小；同时，保护气通道的设置，实现保护气对内部粉末的准直作用，也避免了粉末的扩散，提高了粉末利用率。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I所示为本实用新型具体实施例中激光熔覆复合喷嘴组装后的结构示意图；图2所示为图I中连接套的放大示意图；图3所示为图2中沿A方向的视图；图4所示为图I中喷嘴气套的放大示意图；图5所示为图4中沿B-B的截面示意图。
具体实施方式
本实用新型目的在于提供一种激光熔覆复合喷嘴，利用该激光熔覆复合喷嘴进行熔覆不易产生气孔、粉末利用率高、激光反射率低。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0028]参图I和图2所示，激光熔覆复合喷嘴10包括一连接套11，其轴线位于竖直方向，激光熔覆复合喷嘴10的上端实现与激光头的连接。参图2和图3所示，连接套11沿轴向开设有送丝通道111，送丝通道111的截面呈圆形，且其轴线基本与连接套11的轴线重合。送丝通道111包括送丝管1111和第一丝材导向管1112，第一丝材导向管1112连通于送丝管1111的下端，送丝管1111和第一丝材导向管1112的轴线基本重合。第一丝材导向管1112的直径小于送丝管1111的直径,第一丝材导向管1112的直径比丝材的直径略大，用以对丝材起到准直的作用。连接套11沿轴向开设有送粉通道112，送粉通道112的截面呈圆形，且其上端外接 有送粉管(图未示)。连接套11沿轴向开设有保护气通道113，保护气通道113外接有保护气管(图未示)。连接套11的下端开设有环形的安装槽114，该安装槽114环绕设于第一丝材导向管1112的外侧。安装槽114与送粉通道112的底端连通。综上所述，连接套11实现了喷嘴与激光头的连接，保护气、粉末、丝材送入及丝材准直等功能。参图4所示，激光熔覆复合喷嘴10包括一喷嘴气套12，喷嘴气套12连接于连接套11的下端。喷嘴气套12沿轴向开设有粉丝通道121，粉丝通道121的上端分别与安装槽114和第一丝材导向管1112连通。喷嘴气套12沿轴向开设有保护气套122，保护气套122环绕设于粉丝通道121的外侧。参图5所示，保护气套122优选为由若干的气孔1221构成，气孔1221包围粉丝通道121且呈环形阵列，优选地，气孔1221的数量为9个。气孔1221形成的环形与粉丝通道121同轴设置。在其他实施例中，保护气套122也可以由若干间隔的弧形孔构成，该弧形孔围成圆形。保护气套122和保护气通道113之间连通有环形腔123，环形腔123包围粉丝通道121设置。环形腔123使得保护气能够顺利均匀地进入喷嘴气套12部分由9个气孔1221形成的保护气套122。保护气经保护气套122的导向后在喷嘴的前端形成环形的气帘，环形气帘可以避免粉末发生扩散。喷嘴气套12的顶端开设有锥形槽124，锥形槽124上方连通于安装槽114，锥形槽124的下方连通于粉丝通道121。锥形槽124的底端呈坡面，该坡面可方便地导引粉末进入粉丝通道121。进入锥形槽124的气载粉末，在气流的作用下能够在锥形槽124内得到充分的搅拌，从而可以均匀地进入粉丝通道121。[0049]易于想到，锥形槽124也可以设置为其他形状，例如环形的腔体。激光熔覆复合喷嘴10还包括第二丝材导向管13，该第二丝材导向管13组装连通于第一丝材导向管1112的下端。第二丝材导向管13优选采用医用标准针管的针头，该针头的上端套设在安装槽114内，针头的下端延伸至粉丝通道121内。由于针头可以方便安装于安装 槽114内，损坏时易于更换，且针头一般由不锈钢制成，内壁光滑，对丝材的准直效果佳。第二丝材导向管13大致与第一丝材导向管1112上下对齐设置，即同轴设置。第二丝材导向管13的内径大小大致与第一丝材导向管1112的内径相同。第二丝材导向管13大致与粉丝通道同轴设置。第二丝材导向管13增加了用以导向丝材的长度，可以实现对丝材的进一步准直，避免其扰动。激光熔覆复合喷嘴10还包括密封套14，密封套14套设于连接套11下端的外侧且与连接套11之间实现密封连接；密封套14套设于喷嘴气套12上端的外侧且与喷嘴气套12之间实现密封连接。密封套14套设在连接套11和喷嘴气套12的外部，不占用连接套11和喷嘴气套12的内部空间，使得各通道可以更加方便的布置，同时也可以减小连接套或喷嘴气套12的直径。激光熔覆复合喷嘴10的工作原理是这样的气载粉末分别经送粉通道112和安装槽114后进入锥形槽124，并在锥形槽124内流动搅拌，然后均匀地包围流经第一丝材导向管1112的丝材，并分别进入粉丝通道121和第二丝材导向管13，最终实现同轴同步送出喷嘴，进行激光熔覆。同时，保护气分别经保护气通道113、环形腔123以及保护气套122后在喷嘴前端形成环形气帘，该环形气帘对粉末起到准直的作用，避免粉末发生扩散，充分融化粉末。综上所述，本实用新型的激光熔覆复合喷嘴10有如下的优点I)结构简单，装卸方便，第二丝材导向管13可替换；2)设有丝材准直结构，有利于减轻丝材的扰动；3)本实用新型喷嘴中的锥形腔，可使得粉末能够在腔内充分流动搅拌，最终能均匀包围丝材同轴同步送出喷嘴；4)充分保证粉末、丝材和保护气竖直送出喷嘴，熔覆过程中的稳定性得到保证；5)激光熔覆复合喷嘴设计成同轴同步送丝、送粉激光熔覆快速成形的方案，丝材被传热的粉末颗粒遮蔽，从而使对激光束的反射减少；6)增大了熔池的热量输入，促进了马兰格尼流动的形成，易于产生安静、稳定的熔池，从而熔覆层表面比较光滑，孔隙率小；7)保护气通道的设置，实现保护气对内部粉末的准直作用，也避免了粉末的扩散，提闻了粉末利用率。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此g在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含ー个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为ー个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
权利要求1.ー种激光熔覆复合喷嘴，其特征在于，包括 连接套，该连接套沿轴向开设有送丝通道、送粉通道和保护气通道，所述送丝通道包括送丝管和第一丝材导向管，所述第一丝材导向管连通于所述送丝管的下端，所述第一丝材导向管的直径小于所述送丝管的直径； 喷嘴气套，连接于所述连接套的下方，该喷嘴气套沿轴向开设有粉丝通道和保护气套，所述保护气套环绕设于所述粉丝通道的外侧，所述粉丝通道连通于所述送粉通道的下端，所述保护气套连通于所述保护气通道的下端； 第二丝材导向管，该第二丝材导向管组装连通于所述第一丝材导向管的下端，所述第ニ丝材导向管位于所述粉丝通道内。
2.根据权利要求I所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述第二丝材导向管为医用针管的针头。
3.根据权利要求I或2所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述连接套的下端开设有环形的安装槽，所述安装槽环绕设于所述第一丝材导向管的外側。
4.根据权利要求3所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述安装槽与所述送粉通道的底端连通。
5.根据权利要求4所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述喷嘴气套的顶端开设有锥形槽，所述锥形槽上方连通于所述安装槽，所述锥形槽的下方连通于所述粉丝通道。
6.根据权利要求I或2所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述第二丝材导向管与所述粉丝通道同轴设置，所述第二丝材导向管与所述第一丝材导向管同轴设置。
7.根据权利要求I或2所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述第二丝材导向管的内径与所述第一丝材导向管的内径相同。
8.根据权利要求I所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述喷嘴气套上开设有环形腔，所述环形腔上下分别连通于所述保护气通道和保护气套之间。
9.根据权利要求I所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述保护气套与所述粉丝通道同轴设置，所述保护气套包括若干沿轴向开设的气孔。
10.根据权利要求I所述的激光熔覆复合喷嘴，其特征在于所述激光熔覆复合喷嘴还包括密封套，所述密封套套设于所述连接套下端的外侧且与所述连接套之间密封连接，所述密封套套设于喷嘴气套上端的外侧且与所述喷嘴气套之间密封连接。
专利摘要本实用新型公开了一种激光熔覆复合喷嘴，包括连接套，该连接套沿轴向开设有送丝通道、送粉通道和保护气通道，所述送丝通道包括送丝管和第一丝材导向管，所述第一丝材导向管连通于所述送丝管的下端，所述第一丝材导向管的直径小于所述送丝管的直径；喷嘴气套，连接于所述连接套的下方，该喷嘴气套沿轴向开设有粉丝通道和保护气套，所述保护气套环绕设于所述粉丝通道的外侧，所述粉丝通道连通于所述送粉通道的下端，所述保护气套连通于所述保护气通道的下端；第二丝材导向管，该第二丝材导向管组装连通于所述第一丝材导向管的下端，所述第二丝材导向管位于所述粉丝通道内。利用本实用新型的激光熔覆复合喷嘴进行熔覆不易产生气孔、粉末利用率高、激光反射率低。
文档编号C23C24/10GK202369644SQ201120481538
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者傅戈雁, 储呈媛, 李洪远, 石世宏 申请人:苏州大学