一种多路水通道激光熔覆头的制作方法

本实用新型涉及激光熔覆及激光增材制造技术领域，具体涉及一种多路水通道激光熔覆头。

背景技术：

激光熔覆属于新型金属表面处理工艺，通过发射激光将金属粉熔覆至基体表面，提高基体表面强度或耐压耐腐性能。

激光熔覆头一般集激光腔、金属粉通道、保护气通道以及水冷通道为一体，是激光熔覆设备的核心部件。激光熔覆头工作时距离基体表面20cm～40cm。受激光辐射及光路热损耗影响，激光熔覆头表面和内部温度极易过高，需要高效能的水冷循环进行散热。

现有激光熔覆头一般采用外侧环形水冷结构，即在熔覆头外侧加一层金属水冷套，金属水冷套与熔覆头之间采用焊接工艺进行无缝连接。此类环形水冷结构激光熔覆头实际应用时存在如下问题：

1、焊接缝受激光辐射等因素影响，容易发生渗水，导致激光熔覆头返厂维修。

2、环形水冷结构激光熔覆头体积较大，不适宜加工精细部件或异形曲面。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有激光熔覆头采用的水冷套易导致渗水故障，以及焊接水冷套体积大导致难以适用精细部件或异形曲面工况的不足，而提供一种多路水通道激光熔覆头。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种多路水通道激光熔覆头，包括主体件；其特殊之处在于，所述主体件为圆台状块体，主体件的中心设有贯穿其大端和小端的激光腔，激光腔轴线与主体件轴线重合；主体件的大端设有用于安装激光器输出头的接口；主体件的侧壁周向均匀分布至少两个金属粉通道，金属粉通道从主体件的大端贯穿至小端；其金属粉通道轴线与激光腔轴线相交于一点，交点位于小端外部，且距离小端端面20～40cm；相邻两个金属粉通道之间的主体件侧壁内均设有一组水冷通道，每组水冷通道包括进水通道和出水通道；进水通道和出水通道靠近主体件小端的一端相互连通。

进一步地，上述水冷通道、金属粉通道的内壁直径均分别为3～5mm。

进一步地，为了在金属粉通道中发生粉末堵塞后便于检修，上述金属粉通道内嵌装金属粉管，金属粉管为中空圆管。

进一步地，上述水冷通道内壁直径为3mm～5mm，所述金属粉通道内壁直径为6mm～10mm，金属粉管的内壁直径为3mm。

进一步地，上述激光腔为去除尖端的类圆锥状空腔。

进一步地，上述进水通道和出水通道的轴线夹角为锐角。

进一步地，上述金属粉通道中心轴与激光腔中心轴夹角为锐角。

进一步地，上述接口为圆环状结构，其轴线与主体件轴线重合。

进一步地，上述接口周向均匀排布3个用于固定激光器输出头的螺纹孔。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、本实用新型将水冷通道内嵌于激光熔覆头主体内部，节省空间，减小了熔覆头体积，水冷通道与主体件一体式设计，有效避免了现有环形水冷结构熔覆头出现的渗水现象。

2、本实用新型的水冷通道与金属粉通道间隔排布，结构紧凑，节省空间，减小了激光熔覆头体积，能够适用于精细部件或异形曲面的加工。

3、本实用新型提供的激光熔覆头结构简单、加工方便，适宜于规模化工业生产用。

附图说明

图1是本实用新型多路水通道激光熔覆头实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型多路水通道激光熔覆头实施例的主视图；

图3是图2实施例的俯视图；

图4是图2中沿A-A截面的剖视图。

图中各标号的说明如下：

1—主体件，2—激光腔、3—金属粉通道、5—接口；

21—激光腔轴线、22—金属粉通道轴线、23—外接水路；

41—第一进水通道、42—第一出水通道；43—第二进水通道、44—第二出水通道；45—第三进水通道、46—第三出水通道；

51—螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1至图4所示的一种多路水通道激光熔覆头，包括主体件1；主体件1为圆台状块体，即去除尖端的类圆锥状块体；主体件1的中心设有贯穿其大端和小端的激光腔2，激光腔2为去除尖端的类圆锥状空腔；激光腔轴线21与主体件1轴线重合；主体件1的大端设有接口5，接口5的轴线与主体件1轴线重合，接口5周向均匀排布3个设有用于固定激光器输出头的螺纹孔51。使用螺钉穿过接口5上的螺纹孔51将激光熔覆头和激光器输出头进行连接。

参见图4，主体件1的侧壁周向均匀分布三个金属粉通道3，金属粉通道3从主体件1的大端贯穿至小端；金属粉通道轴线22与激光腔轴线21相交于一点，交点位于主体件1的小端外部，且距离小端端面20～40cm；金属粉通道3中心轴与激光腔2中心轴夹角为30°。

金属粉通道3直径为3～5mm，金属粉可直接沿通道内部流出；鉴于粉末堵塞等方面考虑，金属粉通道3直径也可以为6mm～10mm，同时在金属粉通道3内嵌金属粉管，金属粉管为一内部中空圆管，中空内壁直径为3mm。

参见图3，相邻两个金属粉通道3之间的主体件1侧壁内设有一组水冷通道，每组水冷通道包括进水通道和出水通道，进水通道和出水通道的轴线夹角为锐角。第一进水通道41、第一出水通道42为一组水冷通道，第二进水通道43、第二出水通道44为一组水冷通道，第三进水通道45、第三出水通道46为一组水冷通道，共3组水冷通道，实际应用时可根据要求设置多个金属粉通道3和多组水冷通道。同组进水通道和出水通道靠近主体件1小端的一端相互连通，进水通道和出水通道均未贯通熔覆头小端端面。

如图1、图3所示，在使用时，第一进水通道41外接进水管，第三出水通道46外接排水管，相邻水冷通道的出水通道和进水通道通过外接水路23(水管和水嘴，图中未示出)依次相连。即第一出水通道42和第二进水通道43，以及第二出水通道44和第三进水通道45通过外接水路23连接。

外接进水管的冷却水自第一进水通道41流入熔覆头后，经过串联水路，最终由第三出水通道46流出熔覆头，实现对熔覆头的冷却。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。