[实用新型]一种光纤激光同轴送粉嘴

说明书

技术领域

本实用新型属于激光熔覆及激光快速成型制造领域，具体涉及一种光纤激光同轴送粉嘴。

背景技术

激光熔覆和激光快速成型制造都是激光增材制造的一种加工应用，激光熔覆是利用高能束激光照射金属表面使其发生熔化，通过填料方式将金属粉末或陶瓷粉末送入熔池中，与金属表面一起熔化，最后冷却凝固在金属表面形成一层异于基材性能的防护层。激光快速成型制造又称激光3D打印，是激光熔覆的三维空间运用，在计算机软件中将待打印物体三维模型分层切片，然后生成激光扫描轨迹通过机床控制熔覆头逐层扫描堆积材料，最终形成三维立体打印实物。

目前激光熔覆和激光快速成型制造主要采用的送粉方式有预置铺粉、旁轴送粉和同轴送粉三种方式。预置铺粉多一道铺粉工序，且铺粉均匀性很难控制，铺粉后激光扫描成型熔覆层内容易产生气孔、夹杂等缺陷，对于工件异形面多层熔覆，该方式效率低很难操作。旁轴送粉即侧向送粉能实现基材表面与粉末同时熔化，效率极大提高但主要问题是送粉束与激光束的重合程度不易控制，且因为单向送粉，熔覆层成型受激光扫描方向影响很大，旁轴送粉主要用于简单表面如平面、柱面熔覆，对于异形面成型质量不均匀且易碰撞干涉。

同轴送粉相比较旁轴送粉，粉末利用率有了较大的提高，但粉末汇聚焦点不易定位。送粉方式主要有四路同轴送粉或环状同轴送粉，前者因为内部或外部做冷却模块，整个送粉嘴往往制作很大，不利于小工件内面熔覆加工，且因送粉管分布在四个方向，很大概率在异形面熔覆过程中因为熔覆头摆动姿态使工件表面激光反射造成粉管口粉末熔化凝固成金属球堵住管口。环状送粉嘴是由锥形套筒叠套汇聚粉末，由于套筒壁较薄，所以环状送粉嘴只适用于小功率激光熔覆，否则会因为大功率激光反射送粉嘴散热不及时造成损坏。

发明内容

为了完善现有同轴熔覆嘴使用中的不足，本实用新型的目的在于提供一种光纤激光同轴送粉嘴，具有粉末汇聚性好、粉末焦点易定位、粉末利用率高、熔覆宽度可调、冷却效果好、尺寸小巧、结构简单等优点。

本实用新型采用了以下技术方案：一种光纤激光同轴送粉嘴，由一整块实心圆柱紫铜车削而成，其上部为圆柱体，下部为圆锥体，圆柱体的外圆加工一段精密安装螺纹，圆锥体内腔的圆锥度小于外形圆锥的锥度，圆锥体内从上端沿轴心面加工成5个通道，其中一个为定位导引光传输通道、一个为正压力保护气体传输通道、三个为粉末传输通道Ⅰ、粉末传输通道Ⅱ、粉末传输通道Ⅲ，三个粉末传输通道Ⅰ、粉末传输通道Ⅱ、粉末传输通道Ⅲ以120度分布在圆锥周围，其特征在于：所述的定位导引光传输通道和正压力保护气体传输通道分别设在其中两个粉末传输通道中间，正压力保护气体传输通道贯穿到送粉嘴圆锥内腔，定位导引光传输通道与三个粉末传输通道同心且与送粉嘴轴心线夹角保持一致并贯穿到空腔下端四周。

所述的粉末传输通道Ⅰ、粉末传输通道Ⅱ间设有贯通相连的内孔Ⅰ、内孔Ⅱ，用于冷却水传输。

所述的粉末传输通道Ⅱ、粉末传输通道Ⅲ间设有贯通到送粉嘴内腔的通孔用于正压力保护气体输入。

本实用新型可调节激光熔覆宽度，粉末汇聚程度高无需调节，粉末汇聚焦点易定位粉末利用率高，能有效防止熔覆飞溅污染腔内镜片，冷却快速结构简单尺寸小巧工作稳定。

附图说明

图1为本实用新型光纤激光同轴送粉嘴的结构图。

图2为图1的剖视图。

图3为安装本实用新型的熔覆头结构示意图。

图中：1精密安装螺纹；2正压力保护气体传输通道；3粉末传输通道Ⅰ；4粉末传输通道Ⅱ；5粉末传输通道Ⅲ；6定位导引光传输通道；7内孔Ⅰ；8内孔Ⅱ；9圆锥体内腔9；10光纤QBH插口。

具体实施方式