专利名称：一种丝、粉同送熔覆复合喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光材料加工技术领域，更具体地说，特别涉及一种丝、粉同送熔覆复合喷嘴。
背景技术：
激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。在激光熔覆过程中，高能激光束与被熔材料精确耦合，使金属材料能够准确、均匀、稳定地投入成形面上按预定轨迹作动态扫描运动的激光光斑内，即同步送料技术，是保证成形质量的关键技术。目前研究较多的是同轴送粉激光熔覆技术和同步侧向送丝激光熔覆技术。现有技术中所使用的较为典型的送粉激光熔覆装置由于其结构设计，不能够实现送粉路径和激光光束的真正同轴，各送粉管的轴线仍然相对光束倾斜。如此，导致送粉激光熔覆装置存在扫描方向性差异、粉束汇聚后的粉斑尺寸较大、沿轴线的粉末密度变化大、激光束与粉末耦合效应不高、热作用效率低、成形件表面质量差、粉末利用率低(一般低于30%)等问题的存在。对于侧向送丝激光熔覆装置而言，送丝管的轴线相对光束倾斜，在三维扫描过程中，送丝方向和角度对成形件表面质量影响大，导致熔道质量和形貌的各向异性；丝材只受到单边照射，受热不均，加大了功率消耗；送丝喷嘴与激光头是相对独立的，二者的联动效果差。并且，上述的送粉或者送丝激光熔覆装置存在一个较大的结构问题，即:只能用于单独送丝或单独送粉，不能实现粉末和丝材的同步同轴输送。综上所述，如何实现激光熔覆装置能够同时输送丝材与熔覆粉末，成为了本领域技术人员接待解决的问题。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题为提供一种能够同时输送熔覆丝材以及熔覆粉末的激光熔覆装置，该装置通过其结构设计，能够实现同时输送丝材和熔覆粉末的目的。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种丝、粉同送熔覆复合喷嘴，包括:安装座，所述安装座上具有三条功能管路，其分别为用于输送保护气体的送气管路、用于输送丝材的送丝管路和用于输送熔覆粉末的送粉管路；送料输出端头，所述送料输出端头设置于所述安装座上，所述送料输出端头上开设有用于熔覆粉末输出的粉末导出管，所述粉末导出管与所述送粉管路连通；丝材输出导管，所述丝材输出导管设置于所述粉末导出管中，并与其同轴设置，所述丝材输出导管与所述粉末导出管之间具有用于熔覆粉末流通的间隙，所述丝材输出导管与所述送丝管路相连通。优选地，本实用新型还包括保护气套，所述保护气套设置于所述安装座上并套住所述送料输出端头，所述保护气套上开设有保护气输出口，所述保护气输出口与所述送气管路相连通。优选地，所述粉末导出管于所述保护气输出口伸出，所述粉末导出管与所述保护气输出口之间具有用于保护气流出的间隙。优选地，所述安装座上开设有安装孔，所述丝材输出导管穿过所述安装孔与所述送丝管路连通，所述丝材输出导管与所述安装孔之间过盈配合。优选地，所述送料输出端头与所述安装座螺纹连接。优选地，所述送料输出端头上开设有缓冲腔，所述缓冲腔连通所述送粉管路和所述粉末导出管。优选地，送料输出端头上设置有用于调节所述丝材输出导管偏移的调节螺栓，所述调节螺栓可与所述丝材输出导管抵接。优选地，所述调节螺栓为三个，三个所述调节螺栓间隔120°设置。本实用新型提供了一种丝、粉同送熔覆复合喷嘴，安装于激光熔覆装置上，用于进行熔覆丝材以及熔覆粉末的输送，包括:安装座，安装座上具有三条功能管路，其分别为用于输送保护气体的送气管路、用于输送丝材的送丝管路和用于输送熔覆粉末的送粉管路；送料输出端头，送料输出端头设置于安装座上，送料输出端头上开设有用于熔覆粉末输出的粉末导出管，粉末导出管与送粉管路连通；丝材输出导管，丝材输出导管设置于粉末导出管中，并与其同轴设置，丝材输出导管与粉末导出管之间具有用于熔覆粉末流通的间隙，丝材输出导管与送丝管路相连通。在上述结构设计中，安装座具有将保护气体、丝材以及熔覆粉末导通的作用，本实用新型还提供了送料输出端头，送料输出端头的作用为与安装座上的功能管路连通，并将保护气体、丝材以及熔覆粉末导出。送料输出端头设置于安装座上，送料输出端头上开设有用于熔覆粉末输出的粉末导出管，粉末导出管与送粉管路连通，熔覆粉末流经粉末管路通过粉末导出管输出，在激光的加热作用下熔化。丝材输出导管，丝材输出导管设置于粉末导出管中，并与其同轴设置，丝材输出导管与粉末导出管之间具有用于熔覆粉末流通的间隙，该结构设计实现了丝材与粉末的同时导出。本实用新型提供的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，通过上述结构设计，在安装座上分别开设有送丝管路以及送粉管路，同时，在送料输出端头的作用下将丝材与粉末同时输出，实现了激光熔覆装置丝、粉同输出的目的。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本实用新型一种实施例中丝、粉同送熔覆复合喷嘴的结构示意图；[0026]图2为本实用新型一种实施例中送料输出端头的结构示意图；图3为图2中沿A-A的截视图；图1至图3中部件名称与附图标记的对应关系为:安装座I ;送料输出端头2 ;丝材输出导管3 ;保护气套4 ；送气管路a ;送丝管路b ;送粉管路c ;粉末导出管d ;缓冲腔e。
具体实施方式
本实用新型的核心为提供一种能够同时输送熔覆丝材以及熔覆粉末的激光熔覆装置，该装置通过其结构设计，能够实现同时输送丝材和熔覆粉末的目的。为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图1，图1为本实用新型一种实施例中丝、粉同送熔覆复合喷嘴的结构示意图。本实用新型提供了一种丝、粉同送熔覆复合喷嘴，安装于激光熔覆装置上，用于进行熔覆丝材以及熔覆粉末的输送。为了能够使得上述两种熔覆材料在工作过程中的同时输送，本实用新型提出了如下技术方案。丝、粉同送熔覆复合喷嘴(为了便于描述，下面实施例中简称为:复合喷嘴)包括:安装座1，安装座I上具有三条功能管路，其分别为用于输送保护气体的送气管路a、用于输送丝材的送丝管路b和用于输送熔覆粉末的送粉管路c ;送料输出端头2，送料输出端头2设置于安装座I上，送料输出端头2上开设有用于熔覆粉末输出的粉末导出管d，粉末导出管d与送粉管路c连通；丝材输出导管3，丝材输出导管3设置于粉末导出管d中，并与其同轴设置，丝材输出导管3与粉末导出管d之间具有用于熔覆粉末流通的间隙，丝材输出导管3与送丝管路b相连通。安装座I是复合喷嘴中的基座结构，用于与激光熔覆装置连接，同时兼有导通保护气、熔覆粉末以及丝材的功能。安装座I上开设有三条具有不同功能的管路，分别用于输送保护气体、丝材以及熔覆粉末。在本实用新型的一个具体实施方式
中，丝材管路设置于安装座I的中间部位，送气管路a以及送粉管路c对称设置于丝材管路的两侧。送气管路a与送丝管路b保持轴线平行设置，送粉管路c则在其管路尾段部分逐渐向送丝管路b靠近。在上述结构设计中，安装座I具有将保护气体、丝材以及熔覆粉末导通的作用，本实用新型还提供了送料输出端头2，送料输出端头2的作用为与安装座I上的功能管路连通，并将保护气体、丝材以及熔覆粉末导出。送料输出端头2设置于安装座I上，送料输出端头2上开设有用于熔覆粉末输出的粉末导出管d，粉末导出管d与送粉管路c连通，熔覆粉末流经粉末管路通过粉末导出管d输出，在激光的加热作用下熔化。同时，本实用新型还提供了丝材输出导管3，丝材输出导管3与送丝管路b相连通，用于熔覆丝材的导出。丝材输出导管3，丝材输出导管3设置于粉末导出管d中，并与其同轴设置，丝材输出导管3与粉末导出管d之间具有用于熔覆粉末流通的间隙，该结构设计实现了丝材与粉末的同时导出。并且，还能够通过优化设计，将丝材输出导管3与粉末导出管d之间设置为同轴结构，使得两个部件之间形成的用于熔覆粉末流通的间隙呈环形结构。改进后的结构设计能够使得粉末均匀地从丝材四周流出，保证其熔化形成的熔液性质较为一致。本实用新型提供的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，通过上述结构设计，在安装座I上分别开设有送丝管路b以及送粉管路C，同时，在送料输出端头2的作用下将丝材与粉末同时输出，实现了激光熔覆装置丝、粉同输出的目的。具体地，在本实用新型的一个具体实施方式
中，丝、粉同送熔覆复合喷嘴还包括保护气套4，保护气套4设置于安装座I上并套住送料输出端头2，保护气套4上开设有保护气输出口，保护气输出口与送气管路a相连通。安装座I上开设有送气管路a，送气管路a用于输送保护气体。本领域技术人员可知，在焊接熔覆过程中，熔覆粉末或者是熔覆丝材在激光的加热作用下熔化，为了避免高温熔融的粉末、丝材与氧气接触发生性变，在熔覆操作过程中需要在工作区域内充入惰性气体，形成保护区。由于保护气体采用开放式释放，其形成的保护区域受其出口的设置位置影响较大(接近熔覆工作点，保护气体所需要形成的保护区域仅需要较小的范围就能够覆盖熔覆工作点)。因此，为了降低保护气体的释放量，本实用新型采用的措施为:提供保护气套4，通过保护气套4对保护气体进行引导，使其朝向工作点吹出，保证本实用新型使用较少的保护气体就能够对工作点进行隔离保护。基于上述实施例，粉末导出管d于保护气输出口伸出，粉末导出管d与保护气输出口之间具有用于保护气流出的间隙。保护气从送气管路a流入，沿保护气套4和送料输出端头2之间的空腔向下形成环锥形保护气帘。具体地，在本实用新型中安装座I上开设有安装孔，丝材输出导管3穿过安装孔与送丝管路b连通，丝材输出导管3与安装孔之间过盈配合。当然，还可以安装座I与送丝管路b之间还可以采用螺纹连接，丝材输出导管3的外侧设置有外螺纹，安装孔设置有内螺纹。采用螺纹连接，能够提高丝材输出导管3的稳定安装，同时，还便于丝材输出导管3的安装与拆卸。具体地，送料输出端头2与安装座I螺纹连接。安装座I上开设有内螺纹，送料输出端头2上开设有外螺纹。采用螺纹连接，便于安装座I与送料输出端头2之间的拆装。为了提高熔覆粉末在丝、粉同送熔覆复合喷嘴中流动的稳定性，本实用新型对送料输出端头2做出了如下结构改进:送料输出端头2上开设有缓冲腔e，缓冲腔e连通送粉管路c和粉末导出管d。通过该结构设计，熔覆粉末在从粉末导管向粉末导出管d流通的过程中，能够在缓冲腔e中停留，然后再经过粉末导出管d输出。如此既能够保证熔覆粉末的持续输送，同时还能够出现避免粉末直接从粉末导管冲过粉末导出管d输出而造成的送料不稳定的问题。请参考图2和图3，其中，图2为本实用新型一种实施例中送料输出端头的结构示意图；图3为图2中沿A-A的截视图。为了保证丝材输出导管3与粉末导出管d之间具有较高的同轴度，在本实施例中，送料输出端头2上设置有用于调节丝材输出导管3偏移的调节螺栓，调节螺栓可与丝材输出导管3抵接。通过旋动调节螺栓，能够使其顶住丝材输出导管3移动，实现对材输出导管的位置调整，具体地，调节螺栓为三个，三个调节螺栓间隔120°设置。以上对本实用新型所提供的一种丝、粉同送熔覆复合喷嘴进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种丝、粉同送熔覆复合喷嘴，其特征在于，包括: 安装座(I )，所述安装座(I)上具有三条功能管路，其分别为用于输送保护气体的送气管路(a)、用于输送丝材的送丝管路(b )和用于输送熔覆粉末的送粉管路(c ); 送料输出端头(2)，所述送料输出端头(2)设置于所述安装座(I)上，所述送料输出端头(2)上开设有用于熔覆粉末输出的粉末导出管(d)，所述粉末导出管(d)与所述送粉管路(C)连通； 丝材输出导管(3)，所述丝材输出导管(3)设置于所述粉末导出管(d)中，并与其同轴设置，所述丝材输出导管(3)与所述粉末导出管(d)之间具有用于熔覆粉末流通的间隙，所述丝材输出导管(3)与所述送丝管路(b)相连通。
2.根据权利要求1所述的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，其特征在于，还包括保护气套(4)，所述保护气套(4)设置于所述安装座(I)上并套住所述送料输出端头(2)，所述保护气套(4)上开设有保护气输出口，所述保护气输出口与所述送气管路(a)相连通。
3.根据权利要求2所述的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，其特征在于，所述粉末导出管(d)于所述保护气输出口伸出，所述粉末导出管(d)与所述保护气输出口之间具有用于保护气流出的间隙。
4.根据权利要求1所述的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，其特征在于，所述安装座(I)上开设有安装孔，所述丝材输出导管(3)穿过所述安装孔与所述送丝管路(b)连通，所述丝材输出导管(3)与所述安装孔之间过盈配合。
5.根据权利要求1所述的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，其特征在于，所述送料输出端头(2 )与所述安装座(I)螺纹连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，其特征在于，所述送料输出端头(2)上开设有缓冲腔(e)，所述缓冲腔(e)连通所述送粉管路(C)和所述粉末导出管⑷。
7.根据权利要求6所述的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，其特征在于，送料输出端头(2)上设置有用于调节所述丝材输出导管(3)偏移的调节螺栓，所述调节螺栓可与所述丝材输出导管(3)抵接。
8.根据权利要求7所述的丝、粉同送熔覆复合喷嘴，其特征在于，所述调节螺栓为三个，三个所述调节螺栓间隔120°设置。
专利摘要本实用新型公开了一种丝、粉同送熔覆复合喷嘴，包括安装座，安装座上具有三条功能管路，其分别为用于输送保护气体的送气管路、用于输送丝材的送丝管路和用于输送熔覆粉末的送粉管路；送料输出端头，送料输出端头设置于安装座上，送料输出端头上开设有用于熔覆粉末输出的粉末导出管，粉末导出管与送粉管路连通；丝材输出导管，丝材输出导管设置于粉末导出管中，并与其同轴设置，丝材输出导管与粉末导出管之间具有用于熔覆粉末流通的间隙，丝材输出导管与送丝管路相连通。通过上述结构设计，在安装座上分别开设有送丝管路以及送粉管路，同时，在送料输出端头的作用下将丝材与粉末同时输出，实现了激光熔覆装置丝、粉同输出的目的。
文档编号C23C24/10GK202968700SQ20122072147
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者张迎寅, 石世宏, 傅戈雁, 程炳敖 申请人:苏州大学