[发明专利]一种激光粉末加工旁轴送粉工作头

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种激光粉末加工旁轴送粉工作头。

背景技术

激光加工具有非接触、易操作、高柔性、高效率、高质量与节能等突出优点。激光熔敷技术是利用高能量密度的激光束辐照，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基体材料表面熔敷一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基体材料所缺少性能。可以根据加工工件的要求，制备耐热、耐腐蚀、耐磨等性能的涂覆层，使材料具备常规处理所无法获得的性能。

采用激光熔敷技术可以根据工件需要，涂覆不同厚度的熔覆层，其前提条件是准确的控制熔敷过程粉末的输送量，同时粉末由喷嘴喷出的速度对涂覆层的质量有较明显的影响，因此，选择合适的激光熔敷送粉工作头非常的重要。

目前激光熔敷使用的送粉头大多是一根倾斜45°使用的金属导管与喷嘴相连，粉末由送粉机、输粉管送出后，直接由粉末喷嘴输出。该送粉工作头送粉量与粉末流出速度均无法得到精确控制。部分具有粉气分离功能的送粉工作头仅是在直连送分管的基础上稍作改动获得，即在金属送粉管一端设置一个较大的锥形腔，在腔侧面设置放气调节螺钉。该方法可以将金属粉末和粉末输送气分离，排出粉末载气，降低粉末由喷头喷出的流速，有利于获得高的熔敷质量；由于旁轴送粉工作头一般是倾斜45°使用，所以粉末在与载气分离后，有部分粉末会存积在粉末锥形送粉管的底部，如果这部分积粉不能及时排出，长时间的粉末积存会造成粉末输出的突然增多或者堵塞送粉管，将影响涂覆层质量。另外，由于粉气分离腔空间较送粉管大许多，粉末由粉气分离腔进入送粉管时，会造成粉末的输出量与送粉机的粉末输出量不同，造成熔敷层性能的不连续、不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激光粉末加工旁轴送粉工作头。

本发明提供的激光粉末加工旁轴送粉工作头，其包括粉气分离部分和粉末汇聚再输送部分；

所述粉气分离部分包括：粉气分离器、粉气输入腔、快插接头；所述粉气分离器为中空形状，其与粉气输入腔同心连接，其一端设置有排气孔，用于将从快插接头输入的粉气混合体中的载气排出，粉末通过粉气输入腔进入粉末汇聚再输送部分；粉气输入腔为带直角切边的类圆柱形空心结构，快插接头位于其直角切边上，用于输入粉气混合体；

所述粉末汇聚再输送部分包括：粉末汇聚腔、第一粉末输送管、加工气输入腔、加工气汇聚件、加工气输入接头、粉末输送部分；其中：粉末汇聚腔一端与粉气输入腔相连，另一端与加工气输入腔的第一端和第一粉末输送管的第一端同轴心相连；第一粉末输送管和加工气汇聚件位加工气输入腔内部，加工气汇聚件为漏斗形结构，第一粉末输送管的第二端深入到所述加工气汇聚件漏斗形底部，与所述加工气汇聚件漏斗形底部的通粉孔保持一定距离，加工气输入接头固定在加工气输入腔的侧面，用于输入加工气；加工气输入腔第二端与粉末输送部分连接。

其中，所述排气孔由节流阀构成。

其中，所述粉末分离器由节流阀、密封端帽、不锈钢丝网以及螺纹压环组成；所述密封端帽为同心圆柱形凸台结构，节流阀通过其直径较大的圆柱顶端固定在密封端帽中心，且直径较小的底端通过螺纹压环固定有不锈钢丝网；粉气分离器通过密封端帽直径较大的顶端上的阶梯通孔与粉气输入腔连接，而直径较小的底端深入粉气输入腔内部。

其中，所述密封端帽直径较小的底端延伸至快插接头的输入口的下边线，快插接头输入口在粉气输入腔上部但其轴线不与粉气分离器的轴线相交而是存在一定距离。

其中，所述粉末输送部分包括第二送粉管、第三送粉管和送粉喷嘴，它们依次连接，且第二送粉管的一端与所述加工气输入腔第二端相连。

其中，其还包括固定支架，其内部设置有阶梯孔，公装配好的送粉工作头穿过，外部设有螺纹孔，以将送粉工作头固定在其他设备上。

其中，所述粉末汇聚腔内部设置有漏斗形结构，用于汇聚粉末，其外部为圆柱结构，漏斗直径较大的一端与粉气输入腔连接，直径较小的一端与加工气输入腔和第一粉末输送管同轴心连接。

其中，所述加工气汇聚件漏斗形结构底部具有通粉孔，其漏斗形底部固定连接在加工气输入腔第二端内部。

其中，粉气输入腔、粉末汇聚腔、第一粉末输送管、加工气输入腔、加工气汇聚件、第二粉末输送管、第三粉末输送管及送粉喷嘴的安装轴线重合。

其中，所述不锈钢丝网目数根据需要进行选择。

本发明的激光熔敷旁轴送粉工作头由于采用了以上技术方案，具有以下优点和特点：