用于激光熔覆的喷头的制作方法

文档序号:3273143阅读:344来源:国知局
专利名称:用于激光熔覆的喷头的制作方法
技术领域
用于激光熔覆的喷头技术领域[0001 ] 本实用新型涉及用于激光熔覆的喷头,属于激光熔覆领域。
背景技术
[0002]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。[0003]当今工业界在激光熔覆应用上的主要送粉技术为旁轴喷粉,但由于旁轴喷粉属于分体式喷头,需要两个喷头同时协作,非常不利于复杂表面的加工,因此同轴化喷粉成为新的发展方向。近年来,在同轴化喷粉的基础上,保护气体也被加入同轴化设计,产生了粉末喷射、保护气体一体化同轴的技术。如附图I显示了一种喷粉、保护气体一体化同轴的喷头。然而在国际上,由于一体化同轴喷头的设计尚未完善,因此该技术还有很长的一段发展期。[0004]如附图I中的一体化同轴喷头,它具有开设在该喷头的中央的激光通道2、开设在激光通道2周围的多个粉末通道3、开设在粉末通道3外围的气体通道4,激光通道2、粉末通道3和气体通道4均相对独立,互不连通。激光、粉末、保护气体从各自通道喷射出喷头后汇聚在一起并在待熔覆的加工件表面进行熔覆。现有技术中的粉末通道3和气体通道4 如附图I中所示均为直通道,绕激光通道2的中心轴均匀分布,由于收到喷头尺寸的限制, 直通道的倾斜角度有限,因此造成粉末流和气体流最小汇聚点到喷头底端的距离较远,粉末和保护气体混合后的粉末流场密度小、不均匀,从而影响熔覆效果,激光熔池的张力、熔融比例、熔覆高度等一系列熔覆结果都难以得到控制。发明内容[0005]为了解决上述问题,本实用新型的目的在于提供一种用于激光熔覆的喷头。[0006]为了达到以上目的,本实用新型采用的技术方案是用于激光熔覆的喷头,它具有开设在该喷头中央的上下贯穿喷头的中央通道,中央通道的底部呈漏斗形,在中央通道的壁与喷头的外壁之间开设有多个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以及多个一端与保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的气体通道,粉末通道和气体通道均呈螺旋形,且二者彼此间隔排列并绕中央通道的中心轴均匀分布。[0007]进一步地,多个粉末通道的入口的中心点在同一水平面上,多个气体通道的入口的中心点在同一水平面上。[0008]更进一步地,当粉末通道的入口和气体通道的入口尺寸相同时,设入口的直径为 Cl1,则相邻的粉末通道与气体通道的入口中心点的间距大于等于4屯;当粉末通道的入口和气体通道的入口尺寸不同时,设其中较大的入口的直径为d2,则相邻的粉末通道与气体通道的入口中心点的间距大于等于4d2。[0009]优选地,粉末通道和气体通道的旋转角位移为170° 280°。[0010]更优地,粉末通道和气体通道的入口处的尺寸大于出口处的尺寸。[0011]本实用新型用于激光熔覆的喷头,通过将原有的直线形的粉末通道和气体通道设计成螺旋形,使粉末和保护气体喷射出螺旋通道时形成的粉末流和气体流与激光束中心轴之间的夹角角度变大,进而缩短了的粉末流和气体流汇聚成的粉末流场的最小汇聚点与喷头底端的距离,使粉末流场中合金粉末的密度均匀性比上一代喷头提高30%以上,进而改善了激光熔池的张力、熔融比例、熔覆高度等一系列熔覆结果。


[0012]附图I为现有技术中的喷头的剖面结构示意图;[0013]附图2为本实用新型用于激光熔覆的喷头的剖面结构示意图。[0014]图中标号为[0015]I、喷头;2、激光通道;3、粉末通道;4、气体通道;5、激光头;6、激光束;7、加工件基材;8、熔覆层;9、保护镜片;10、第一腔;11、第二腔;12、聚焦镜片。
具体实施方式
[0016]
以下结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述,以使本实用新型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。[0017]从附图2的结构示意图可以看出,本实用新型提供了用于激光熔覆的喷头,它具有开设在该喷头I中央的上下贯穿喷头I的中央通道,中央通道的底部呈漏斗形,在中央通道的壁与喷头I的外壁之间开设有多个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以及多个一端与保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头I底面的气体通道 4,粉末通道3和气体通道4均呈螺旋形,且二者彼此间隔排列并绕中央通道的中心轴均匀分布。[0018]附图2中的粉末通道3和气体通道4,由于粉末通道3和气体通道4彼此间隔均匀分布,所以附图2中只各画出一条以作示例说明,其余的省略未画出。[0019]多个粉末通道3的入口的中心点在同一水平面上,多个气体通道4的入口的中心点在同一水平面上。当喷头直径较大时,气体通道4和粉末通道3的入口的中心点可以在同一水平面上。[0020]当粉末通道3的入口和气体通道4的入口尺寸相同时,设入口的直径为Cl1,则相邻的粉末通道3与气体通道4的入口中心点的间距大于等于4屯;当粉末通道3的入口和气体通道4的入口尺寸不同时,设其中较大的入口的直径为d2,则相邻的粉末通道3与气体通道 4的入口中心点的间距大于等于4d2。[0021]粉末通道3和气体通道4的旋转角位移为170° 280°,角位移大小取决于通道的入口至喷头低端的垂直长度,角位移过大会造成粉末和保护气体在通道内流动不畅, 尤其粉末,可能造成堵塞,而角位移过小则对现有技术改善效果不明显。[0022]粉末通道3和气体通道4的入口处的尺寸大于出口处的尺寸,以增加粉末和保护气体喷射出喷头时的压力。[0023]粉末通道3和气体通道4的数量相同,各优选为3 5条。[0024]中央通道包括位于第一腔10和位于第一腔10下方并与第一腔10相连通的第二腔11,中央通道的第一腔10与第二腔11的轴心线相重合,第一腔10的为圆柱形或漏斗形, 且第一腔10的底端口径小于等于第二腔11的顶端口径。第二腔11呈漏斗形,一方面防止粉末从第二腔11底端口进入中央通道,另一方面缩小保护气体喷出时的喷射范围。[0025]激光头13发出激光束6,激光束6经过聚焦镜片12和保护镜片9进入中央通道的第一腔10,粉末和保护气体分别从螺旋形的粉末通道3和气体通道4中喷射出汇聚混合形成粉末流场,到达待熔覆的加工件基材表面。[0026]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1.一种用于激光熔覆的喷头,其特征在于它具有开设在该喷头(I)中央的上下贯穿喷头(I)的中央通道,所述的中央通道的底部呈漏斗形,在中央通道的壁与喷头(I)的外壁之间开设有多个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)以及多个一端与保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头(I)底面的气体通道(4),所述的粉末通道(3)和气体通道(4)均呈螺旋形,且二者彼此间隔排列并绕中央通道的中心轴均匀分布。
2.根据权利要求I所述的用于激光熔覆的喷头,其特征在于所述的多个粉末通道(3)的入口的中心点在同一水平面上,所述的多个气体通道(4)的入口的中心点在同一水平面上。
3.根据权利要求I所述的用于激光熔覆的喷头,其特征在于当所述的粉末通道(3)的入口和气体通道(4)的入口尺寸相同时,设入口的直径为Cl1,则所述的相邻的粉末通道(3)与气体通道(4)的入口中心点的间距大于等于4屯;当所述的粉末通道(3)的入口和气体通道(4)的入口尺寸不同时,设其中较大的入口的直径为d2,则所述的相邻的粉末通道(3)与气体通道(4)的入口中心点的间距大于等于4d2。
4.根据权利要求I所述的用于激光熔覆的喷头,其特征在于所述的粉末通道(3)和气体通道(4)的旋转角位移为170° 280°。
5.根据权利要求I所述的用于激光熔覆的喷头,其特征在于所述粉末通道(3)和气体通道(4)的入口处的尺寸大于出口处的尺寸。
专利摘要本实用新型公开了一种用于激光熔覆的喷头,它具有开设在该喷头中央的上下贯穿喷头的中央通道,中央通道的底部呈漏斗形,在中央通道的壁与喷头的外壁之间开设有多个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以及多个一端与保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的气体通道,粉末通道和气体通道均呈螺旋形,且二者彼此间隔排列并绕中央通道的中心轴均匀分布。本实用新型用于激光熔覆的喷头,通过将原有的直线形的粉末通道和气体通道设计成螺旋形,缩短了的粉末流和气体流汇聚成的粉末流场的最小汇聚点与喷头底端的距离,使粉末流场中合金粉末的密度均匀性比上一代喷头提高30%以上。
文档编号C23C24/10GK202808942SQ201220438738
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31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
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1