[发明专利]一种多功能同轴送粉高速激光喷涂装置及应用

权利要求书

1.一种多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：包括激光腔管(1)、喷嘴(2)、活动挡料圈(4)、至少一个送粉管(3)以及至少一个高压气管(5)；

所述激光腔管(1)分为三段，沿激光入射方向依次分别为激光入射段、中间段及激光出射段；

所述高压气管(5)与激光腔管(1)内腔连通；

所述喷嘴(2)为拉瓦尔喷嘴或类拉瓦尔喷嘴，喷嘴(2)内嵌于激光腔管(1)的内壁；

所述送粉管(3)设置于激光腔管(1)的管壁上，送粉管(3)与激光腔管(1)轴向中心轴之间的夹角大于0小于90度；

所述活动挡料圈(4)可拆卸连接在激光腔管(1)中间段的端面，活动挡料圈(4)与激光腔管(1)激光出射段的外壁之间具有第一环形类锥状或锥状空隙(8)，所述第一环形类锥状或锥状空隙(8)的大小能够通过调节活动挡料圈(4)的位置进行调节；所述第一环形类锥状或锥状空隙(8)与送粉管(3)相通；

激光腔管(1)、喷嘴(2)以及活动挡料圈(4)三者同轴；

高压气体通过高压气管(5)进入激光腔管(1)内，以超高速度经过喷嘴(2)与激光光束同轴输出，喷涂粉通过送粉管(3)及空隙流出与激光同轴同向高速运动至基体表面。

2.根据权利要求1所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：所述类拉瓦尔喷嘴分为三部分，依次分别为入口段、喉部及出口段，入口段的尺寸从入口端逐渐减小至喉部与喉部连接；出口段与喉部连接，出口段的尺寸从连接部至出口端尺寸逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：所述喷嘴的喉部的面积大于该处激光光束的横截面；第一环形类锥状空隙靠近锥底的间隙大于靠近锥顶的间隙，送粉管(3)的出口端与锥底间隙连通。

4.根据权利要求1-3任一所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：所述送粉管(3)沿激光腔管(1)中间段周向均匀分布。

5.根据权利要求4所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：还包括保护气嘴(6)，所述保护气嘴(6)可拆卸连接在激光腔管(1)管壁上，使得活动挡料圈(4)位于保护气嘴(6)与激光腔管(1)之间；保护气嘴(6)上设置有保护气管(7)，保护气嘴(6)与活动挡料圈(4)之间具有第二环形锥状空隙(9)，所述第二环形锥状空隙(9)与保护气管(7)相通，所述第二环形锥状空隙(9)的大小能够通过调节保护气嘴(6)与激光腔管及活动挡料圈(4)的位置进行调节。

6.根据权利要求5所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：所述保护气嘴(6)与激光腔管(1)同轴。

7.根据权利要求6所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：激光腔管(1)中间段的端面为阶梯状，所述活动挡料圈(4)与低阶平面配合，且与低阶平面螺纹连接；保护气嘴(6)与高阶平面螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：所述保护气管(7)沿保护气嘴(6)周向均匀分布。

9.根据权利要求4所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置，其特征在于：激光腔管(1)的中间段的内径与激光入射段的内径相同，中间段的外径大于激光入射段的外径；激光腔管(1)激光出射段的外径小于中间段的外径大于中间段的内径，且激光输出段的外径逐渐减小至与其内径相等；

所述送粉管(3)位于激光腔管(1)中间段的管壁中；

所述喷嘴(2)内嵌于激光腔管(1)中间段及激光出射段的内壁。

10.权利要求1-9任一所述的多功能同轴送粉高速激光喷涂装置在激光熔覆、激光喷涂及金属3D打印中的应用。