42喷出，激光束23穿过激光束通道与出粉小孔42喷出的汇聚粉末流耦合，对加工件(图中未示出)进行加工、熔覆、修复和再制造等。本实施例的送粉喷嘴，粉末到达环形粉末稳流槽41后，通过多个环形阵列出粉小孔42，使得送粉喷嘴能够在大角度倾斜情况下，获得均匀、小聚焦粉斑、高挺度的粉末流，保证金属沉积过程中金属粉末与聚焦激光的充分作用，提高沉积效率和精度，有效地克服了送粉喷嘴在大倾角加工时由于重力作用而出现的粉末偏聚现象，确保粉末聚焦的均匀性，提高了加工效率。
[0025]本实施例中，环孔锥头4通过连接螺栓7与锥状喷嘴主体I的小径端可拆卸的连接，即采用螺栓连接，方便更换不同规格的环孔锥头4。环孔锥头4下端(小径端)端部设计为沿激光束23方向直径变大的锥体结构，能够提高激光束23能量的利用率和粉末的利用率。
[0026]本实施例中，环形粉末稳流槽41的宽度与进粉通道3的直径相等，环形粉末稳流槽41的深度大于出粉小孔42孔深的二分之一，有利于进粉通道3内的粉末能够畅通的进入环形粉末稳流槽41并聚集，确保出粉小孔42喷出的粉末准直和高挺度。
[0027]出粉小孔42的直径为D，数量为N个，其中，0.8mm彡D彡1.5_，10 ^ N ^ 30 ；出粉小孔42的中心线与锥状喷嘴主体I轴线的夹角α，10° ( α <30° ;本实施例中出粉小孔42的直径D为0.8mm，出粉小孔42抛光处理，能够获得直径为2_4mm的粉末汇聚点，出粉小孔42的数量为24个，出粉小孔42的中心线与锥状喷嘴主体I轴线的夹角α为20°。
[0028]本实施例中，锥状喷嘴主体I的内孔内设有中央水冷套5，中央水冷套5外表面设有多个相互连通的环形凹槽51，锥状喷嘴主体I上分别设有冷却水进口 11和冷却水出口12，冷却水进口 11和冷却水出口 12均与环形凹槽51连通，冷却水在环形凹槽51形成冷却通道，对锥状喷嘴主体I的壳体进行散热，中央水冷套5外表面与锥状喷嘴主体I的内孔的侧壁之间设有密封圈52，保证水冷结构密封可靠。
[0029]本实施例中，锥状喷嘴主体I上还设有四个周向均匀布置的保护气体通道6，保护气体通道6与进粉通道3交错布置，保护气体通道6与锥状喷嘴主体I的内孔连通，保护气体通道6的气体进口 61设置在锥状喷嘴主体I的大径端，气体进口 61与进粉通道3的入口 31布置如图3所示，保护气体通过四路保护气体通道6，进入锥状喷嘴主体I的内腔，对激光透镜和沉积层起到保护作用。
[0030]本实施例中，连接套筒21通过调节螺栓8与锥状喷嘴主体I连接，通过调节调节螺栓8的长短可以调节粉末流焦点与激光束23焦点间的离焦距离，同时可调节至两者重入口 ο
[0031]本实施例中，锥状喷嘴主体I大径端的端面上设有一环形安装槽13，连接套筒21外表面套设有一调节套筒9，调节套筒9与环形安装槽13螺纹连接，调节套筒9伸出环形安装槽13的外表面上设有四个均匀分布的对中螺钉91，调节对中螺钉91可调节连接套筒21和激光头22的位移，实现激光束23与粉末流同轴度的调整，克服加工和安装过程中的误差。
[0032]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种环孔式激光同轴送粉喷嘴，包括中空的锥状喷嘴主体(1)，所述锥状喷嘴主体(I)的大径端设有可与激光头(22)连接的连接套筒(21)，所述锥状喷嘴主体(I)上设有四个周向均匀布置的进粉通道(3)，所述进粉通道(3)的入口(31)设于锥状喷嘴主体(I)的大径端，所述进粉通道(3)的出口设于锥状喷嘴主体(I)的小径端，其特征在于:所述锥状喷嘴主体(I)的小径端设有一中空的环孔锥头(4 )，所述环孔锥头(4 )大径端的端面上设有环形粉末稳流槽(41 )，所述环形粉末稳流槽(41)与所述进粉通道(3)连通，所述环孔锥头(4)小径端的端面上设有多个周向均匀分布的出粉小孔(42)，所述出粉小孔(42)与环形粉末稳流槽(41)连通，各所述出粉小孔(42)的粉末流汇集于一点。
2.根据权利要求1所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述锥状喷嘴主体(O的内孔内设有中央水冷套(5)，所述中央水冷套(5)外表面设有多个相互连通的环形凹槽(51)，所述锥状喷嘴主体(I)上分别设有冷却水进口(11)和冷却水出口(12)，所述冷却水进口(11)和冷却水出口(12)均与所述环形凹槽(51)连通。
3.根据权利要求2所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述中央水冷套(5)外表面与所述锥状喷嘴主体(I)的内孔的侧壁之间设有密封圈(52)。
4.根据权利要求2所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述锥状喷嘴主体(I)上还设有四个周向均匀布置的保护气体通道(6)，所述保护气体通道(6)与所述进粉通道(3 )交错布置，所述保护气体通道(6 )与所述锥状喷嘴主体(I)的内孔连通。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述出粉小孔(42)的中心线与所述锥状喷嘴主体(I)轴线的夹角为α，10° < α <30°。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述出粉小孔(42)的直径为D，数量为N个，0.8mm彡D彡1.5_，10彡N彡30。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述环孔锥头(4)通过连接螺栓(7)与锥状喷嘴主体(I)的小径端可拆卸的连接。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述环形粉末稳流槽(41)的宽度与所述进粉通道(3)的直径相等，所述环形粉末稳流槽(41)的深度大于出粉小孔(42)孔深的二分之一。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述连接套筒(21)通过调节螺栓(8 )与所述锥状喷嘴主体(I)连接。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的环孔式激光同轴送粉喷嘴，其特征在于:所述锥状喷嘴主体(I)大径端的端面上设有一环形安装槽(13 )，所述连接套筒(21)外表面套设有一调节套筒(9)，所述调节套筒(9)与所述环形安装槽(13)螺纹连接，所述调节套筒(9)伸出所述环形安装槽(13)的外表面上设有四个均匀分布的对中螺钉(91)。
【专利摘要】本发明公开了一种环孔式激光同轴送粉喷嘴，包括中空的锥状喷嘴主体，锥状喷嘴主体的大径端设有可与激光头连接的连接套筒，锥状喷嘴主体上设有四个周向均匀布置的进粉通道，进粉通道的入口设于锥状喷嘴主体的大径端，进粉通道的出口设于锥状喷嘴主体的小径端，锥状喷嘴主体的小径端设有一中空的环孔锥头，环孔锥头大径端的端面上设有环形粉末稳流槽，环形粉末稳流槽与进粉通道连通，环孔锥头小径端的端面上设有多个周向均匀分布的出粉小孔，出粉小孔与环形粉末稳流槽连通，各出粉小孔的粉末流汇集于一点。本发明具有粉末流汇聚性高和在喷嘴一定倾斜时仍能获得均匀的粉末流、激光熔覆效率高的优点。
【IPC分类】C23C24-10
【公开号】CN104694922
【申请号】CN201510142568
【发明人】宋立军, 张屹, 胡仲勋, 肖先锋
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月30日