专利名称：一种提高激光熔覆效果的喷头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种提高激光熔覆效果的喷头，属于激光熔覆领域。
背景技术：
激光熔覆即高能激光表面熔覆，其物理过程为，在高能激光光束的照射下，基材表面被迅速融化，液态的金属形成一个小规模的熔池，在这个熔池中，原本的金属材料与被添加的粉末相互混合，形成一层新的液态金属层 ，待激光光束经过以后，熔池的温度降低，液态金属迅速冷却，在金属表面形成一层新的固态熔覆层。激光熔覆可极大的改变该关键部位的金属性能，如硬度、耐磨性、耐热性、抗腐蚀性等。为防止金属在高温下氧化，在熔覆喷头中设计保护气体通道，在进行激光熔覆的同时喷射保护气体，形成保护气体场以保护金属不被氧化。现有技术中只使用单一的一种保护气体，虽具有一定的作用，但熔覆层表面不平滑，充满气孔，并由于表面张力不够，熔覆表面有塌陷现象。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于提高激光熔覆效果的方法及喷头。为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是一种提高激光熔覆效果的喷头，它具有开设在该喷头中央的激光通道、开设在激光通道周围的一端与一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的第一保护气体通道、开设在第一保护气体通道外围的一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的粉末通道、开设在粉末通道外围的一端与另一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的第二保护气体通道。优选地，第一保护气体通道的一端与混合气体添加装置相连接，第二保护气体通道与高压氮气添加装置相连接，混合气体为氦气和氮气的混合气体，其中氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。更优地，第一保护气体通道有多个，且绕激光通道的中心轴均匀分布；第二保护气体通道有多个，且绕激光通道的中心轴均匀分布。本实用新型所提供的另一技术方案为一种提高激光熔覆效果的喷头，它具有开设在该喷头中央的激光通道、开设在喷头上一端与一种保护气体添加装置相连接另一端激光通道相连通的第一保护气体入口、开设在激光通道周围的一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的粉末通道、开设在粉末通道外围的一端与另一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的第二保护气体通道。优选地，第一保护气体入口的一端与混合气体添加装置相连接，第二保护气体通道与高压氮气添加装置相连接，混合气体为氦气和氮气的混合气体，其中氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。更优地，第一保护气体入口与激光通道相连接处在竖直方向上距离喷头底面大于等于5cm。更优地，第一保护气体入口有多个，且绕激光通道的中心轴均匀分布；第二保护气体通道有多个，且绕激光通道的中心轴均匀分布。由于采用了上述技术方案，本实用新型提高激光熔覆效果的方法及喷头，在喷头内部设计了多重保护气体通道，可在熔覆中使用多种不同成分、不同气压的保护气体，提高熔覆层质量，减少裂纹、缩松、缩孔，提高熔覆层致密性。
附图I为本实用新型实施例一中喷头的结构示意图；附图2为本实用新型实施例二中喷头的结构示意图。其中I、喷头；2、激光通道；3、粉末通道；4、第一保护气体通道；5、第二保护气体通道；
6、激光束；7、待熔覆加工件；8、熔覆层；9、第一保护气体入口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。本实施例提供了一种提高激光熔覆效果的方法，在激光熔覆时，在激光熔覆时，在喷头的一条通道通入氦气和氮气的混合气体作为保护气体，在喷头的另一条通道同时通入高压氮气作为保护气体，混合气体和高压氮气同时从喷头中喷出。混合气体的气压低于高压氮气的气压。在本实施例中，混合气体的气压为I. 5 2个大气压，高压氮气的气压为3 5个大气压。氮气比较便宜，但只能防止氧化，而且抗氧化功能不如氦气。氦气不但能抗氧化，而且惰性更强，能防止金属粉末的其他反应，但是价格昂贵。氦气的保护性能比氮气强,但是经过对比发现,在氮气与氦气的混合气体中，若氦气的体积比在20%以上，这种混合气体的保护性能与纯氦气非常接近，经济性很强。 在本实施例中，混合气体中，氦气的体积占混合气体总体积的50%± 5%，混合气体与高压氮气的体积比大于1:3。本实施例所提供的另一技术方案为一种用于上述提高激光熔覆效果的方法的喷头，如附图I所示，它具有开设在该喷头I中央的激光通道2、开设在激光通道2周围的一端与一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头I底面的第一保护气体通道4、开设在第一保护气体通道4外围的一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头I底面的粉末通道
3、开设在粉末通道3外围的一端与另一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头I底面的第二保护气体通道5。第一保护气体通道4有多个，且绕激光通道2的中心轴均匀分布；第二保护气体通道5有多个，且绕激光通道2的中心轴均匀分布。第一保护气体通道4的一端与混合气体添加装置相连接，混合气体在激光与粉末之间喷出，有助于增强粉末流场的均匀性，第二保护气体通道5与高压氮气添加装置相连接，高压氮气在粉末外围喷出，有助于增强粉末流场的集中性和集束性。混合气体为氦气和氮气的混合气体，其中氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。需要说明的是，氦气和氮气可先进行混合，混合为混合气体后再通入第一保护气体通道4，也可将氦气和氮气分别通入第一保护气体通道4，两种气体从喷头喷出后进行混合。每个第一保护气体通道4和第二保护气体通道5的气体入口处的尺寸大于气体出口处的尺寸，以增加气体从喷头喷射出时的压力。在多种保护气体覆盖下的熔覆层表面平滑，无孔洞与裂纹，表面张力足够，熔覆层中央收缩，符合熔覆高度要求。实施例二本实施例与实施例一的区别在于一种用于上述的提高激光熔覆效果的方法的喷头，如附图2所示，它具有开设在该喷头I中央的激光通道2、开设在喷头I上一端与一种保护气体添加装置相连接另一端激光通道2相连通的第一保护气体入口 9、开设在激光通道2周围的一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头I底面的粉末通道3、开设在粉末通道3外围的一端与另一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头I底面的第二保护气体通道5。第一保护气体入口 9的一端与混合气体添加装置相连接，第二保护气体通道5与高压氮气添加装置相连接。第一保护气体入口 9与激光通道2相连接处在竖直方向上距离喷头I底面大于等于5cm，以保证保护气体从中央通道喷出前在其内形成风向稳定的流动风，进而确保粉末不被冲进中央通道，同时也可保证保护气体从中央通道喷射出后与粉末充分混合。第一保护气体入口 9有多个，且绕激光通道2的中心轴均匀分布；第二保护气体通道5有多个，且绕激光通道2的中心轴均匀分布。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种提高激光熔覆效果的喷头，其特征在于它具有开设在该喷头(I)中央的激光通道(2)、开设在所述激光通道(2)周围的一端与一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头(I)底面的第一保护气体通道(4)、开设在所述第一保护气体通道(4)外围的一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿所述喷头(I)底面的粉末通道(3)、开设在所述粉末通道(3)外围的一端与另一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头(I)底面的第二保护气体通道(5)，所述的第一保护气体通道(4)的一端与混合气体添加装置相连接，所述的第二保护气体通道(5)与高压氮气添加装置相连接，所述的混合气体为氦气和氮气的混合气体，其中氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。
2.根据权利要求I所述的喷头，其特征在于所述的第一保护气体通道(4)有多个，且绕激光通道(2)的中心轴均匀分布；所述的第二保护气体通道(5)有多个，且绕激光通道(2)的中心轴均匀分布。
3.一种提高激光熔覆效果的喷头，其特征在于它具有开设在该喷头(I)中央的激光通道(2)、开设在所述喷头(I)上一端与一种保护气体添加装置相连接另一端所述激光通道(2)相连通的第一保护气体入口(9)、开设在所述激光通道(2)周围的一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿所述喷头(I)底面的粉末通道(3 )、开设在所述粉末通道(3 )外围的一端与另一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头(I)底面的第二保护气体通道(5)，所述的第一保护气体入口(9)的一端与混合气体添加装置相连接，所述的第二保护气体通道(5)与高压氮气添加装置相连接，所述的混合气体为氦气和氮气的混合气体，其中氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。
4.根据权利要求3所述的喷头，其特征在于所述的第一保护气体入口(9)与激光通道(2)相连接处在竖直方向上距离喷头(I)底面大于等于5cm。
专利摘要本实用新型公开了一种提高激光熔覆效果的喷头，它具有开设在该喷头中央的激光通道、开设在激光通道周围的第一保护气体通道、开设在粉末通道外围的第二保护气体通道。第一保护气体通道的一端与混合气体添加装置相连接，第二保护气体通道与高压氮气添加装置相连接，混合气体为氦气和氮气的混合气体，其中氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。本实用新型所提供的另一技术方案为一种提高激光熔覆效果的喷头，它具有开设在该喷头中央的激光通道、开设在喷头上的与激光通道相连通的第一保护气体入口、开设在粉末通道外围的第二保护气体通道。第一保护气体入口的一端与混合气体添加装置相连接。
文档编号C23C24/10GK202786434SQ20122042950
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者张翀昊, 柳岸敏, 黄佳欣, 黄和芳, 张祖洪 申请人:张家港市和昊激光科技有限公司