[实用新型]一种激光同轴送粉装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光加工装置，具体涉及一种激光同轴送粉装置。

背景技术

在高能束激光熔覆制造技术中，有一个关键技术，即将激光和被熔材料同步传输至加工成形位置，并使金属材料连续、准确、均匀地投入到加工面上按预定轨迹作扫描运动的聚焦光斑内，实现光料精确耦合。材料在聚焦光斑内进行光能与热能的转换，瞬间熔化并形成小熔池，连续移动的小熔池不断完成熔池内材料的快速熔化和凝固过程，从而形成连续的熔道。

目前，现有技术中最为成熟的就是同步送粉激光熔覆技术，其基本结构均采用在筒体上围绕中心光路呈倾斜布置环形通道或3～8路倾斜送粉喷头环绕光路中心同轴均匀布置的结构方案。粉末由倾斜送粉喷嘴喷出，受到惯性力、气载压力、重力、保护气和气压等的作用，这些力的作用方向不完全一致，造成粉粒波动，跌落区域变化大，粉束界面密度分布不均匀；多粉道倾斜送粉，其各自体位、均匀粉量误差、喷射力度的均匀、对称性等不尽一致，使汇聚精度很难稳定；在粉末呈抛物线状射入光束时，对光束产生吸收和漫反射，大大削弱了照射到加工表面上的光斑强度，且因为粉末散落度大，加上烧损，其粉末利用率低，环境污染大。

在中国专利200610116413.1中公开了一种激光加工成形制造光内送粉工艺与光内送粉喷头，通过圆锥反射镜以及圆环形聚焦反射镜扩束变换，获得圆环锥形聚焦光束，使投射至加工表面的聚焦光束中产生一较大的中空无光区，单根送粉管由光束外伸入此圆环锥形无光区中并与光束同轴，粉末通过粉管垂直送入加工表面上的聚焦光斑中，实现“光内同轴送粉”。该发明光路变换后为同轴光路，聚焦性能好，光粉耦合精度高，反射镜面无缺口，光能损失小，粉束截面上粉粒密度分布均匀，粉末利用率高，圆环锥形聚焦光束中空体积大，便于安装送粉管和更换不同规格喷嘴。

然而，由于装置的制造和安装误差无法避免，上述装置中，喷头和镜组加工精度和安装精度误差影响了聚焦光束和粉末喷嘴的轴线精度，造成光束和粉嘴轴线的偏离，参加图1，使得粉末位于光束一侧，这样粉束在下落的过程中受热不均匀，部分粉末与光束接触，发生遮光和烧损现象，影响了工件表面受热情况，最终造成熔池能量分布不均匀，从而影响了熔覆层的质量。

发明内容

本实用新型目的是提供一种激光同轴送粉装置，通过对结构的改进，解决了激光送粉装置制造和安装误差，实现了光粉精确耦合，粉末利用率高，提高了加工质量。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种激光同轴送粉装置，包括一送粉装置筒体，所述筒体内设有圆锥反射镜及圆环形聚焦反射镜，所述圆锥反射镜底部设有定位盘，所述定位盘底部连接有上卡扣，所述上卡扣上开设有倒L型通孔，其水平段贯穿上卡扣从上卡扣一侧进入，其竖直段设置于上卡扣中间，所述上卡扣底部经卡合结构与下卡扣连接，所述下卡扣沿圆周方向向内凸出设有至少三个扣瓣，所述下卡扣下部设有送粉管，所述送粉管上端开口与所述上卡扣的通孔配合，所述下卡扣上设有调节机构。

上述技术方案中，所述激光送粉装置为现有技术，包括一个筒体，筒体的上方和下方分别开设有入光口及出光口，筒体内部中心经定位盘安装有圆锥反射镜，其镜面朝向入光口，筒体的内壁上固定有圆环形聚焦反射镜，其镜面与圆锥反射镜镜面相对。在定位盘的下方安装一个上卡扣，其上开设有倒L型通孔，使得从筒体外放入的粉管可以沿通孔伸入到筒体内部，上卡扣底部经一个卡合结构与下卡扣连接，下卡扣下部设有送粉管，该管的上端开口与上卡扣的通孔配合，使得从筒体外伸入的粉管沿通孔可以伸入到送粉管中，在下卡扣上还设有调节结构，经调节机构微调下卡扣位置，可以实现光粉同轴。

进一步的技术方案，所述扣瓣底部开设有卡槽，与所述卡槽配合在所述上卡扣底部沿通孔圆周方向开设有卡扣，所述卡扣与扣槽卡合固定构成所述的卡合结构。上、下卡扣安装时，由于下卡扣上沿圆周方向至少设有三个扣瓣，相邻扣瓣之间存在空隙，先将上卡扣下部的卡扣放置于相邻扣瓣的空隙中，再旋转上卡扣使得其下部的卡扣卡进扣瓣底部的卡槽中，完成上卡扣与下卡扣间的卡合固定。

进一步的技术方案，所述扣瓣上水平方向贯穿开设有螺孔，与所述螺孔配合设有调节螺钉，两者配合构成所述的调节机构。扣瓣上分别开设有螺孔，螺孔内配合设有调节螺钉，通过旋转调节螺钉与上卡扣内侧作用，实现水平方向微调下卡扣位置的目的。

进一步的技术方案，所述上卡扣上开设有螺纹孔，与所述螺纹孔配合设有螺栓。上卡扣上开设有螺纹孔，经螺栓配合使得上卡扣固定连接于定位盘底部。