[发明专利]适用于条形光斑的同轴送粉喷嘴

说明书

本发明公开了一种适用于条形光斑的同轴送粉喷嘴，包括连接支架、两个单侧喷嘴、两个转轴连接器和喷嘴倾角调节装置；连接支架用于连接激光器的出光口，两个单侧喷嘴对称安装在连接支架两侧，每个单侧喷嘴的顶端与连接支架通过一所述转轴连接器相铰接，单侧喷嘴能够以转轴连接器为轴转动；两个单侧喷嘴的下端围成的激光输出口为条形；单侧喷嘴的喷粉通道和外保护气体通道的输出端均为条形。本发明的同轴送粉喷嘴能够适用于产生条形光斑的半导体激光器；同时，通过单侧喷嘴在喷嘴倾角调节装置的调节作用下，以转轴连接器为轴转动，能够实现单侧喷嘴相对位置在一定范围进行调整，从而能够适应不同需求。

技术领域

本发明涉及一种激光增材制造喷嘴，具体是一种适用于条形光斑的同轴送粉喷嘴。

背景技术

送粉喷嘴是激光增材制造系统的关键部件之一，其对激光增材制造的质量有至关重要的影响，同轴送粉喷嘴因具有送粉流各向同性并且适宜于3D打印的特点而获得广泛应用。但目前所使用和报道的都是适用于圆形光斑的同轴送粉喷嘴，这些喷嘴广泛的应用于各类固体激光器、气体激光器及光纤激光器等圆形输出光斑的激光增材制造设备，但这些工业加工激光器要么设备昂贵，如固体和光纤激光器，要么运营成本很高如CO₂激光器，近些年，随着大功率阵列半导体激光器的商业化，因其优秀的性能价格比及低廉的运营、维护成本备受业界关注。

虽然大功率阵列半导体激光器输出光斑为条形，汇聚性能不如其他类型工业激光器，随着其输出功率的不断提高，已经可以达到激光熔烧所需的激光亮度(或者称单位面积的激光功率)，又因为条形光斑远大于传统的圆形光斑尺寸，使得采用大功率阵列半导体激光器为激光光源的熔烧设备具有更快的加工速度与效率，更适合于大型设备的激光熔烧。

综上可见，因大功率阵列半导体激光器的输出光斑为条形，而传统的同轴送粉喷嘴都是适用于圆形光斑的圆形喷嘴，无法直接用于半导体激光器，故而多采用旁轴送粉喷嘴，使其应用受到很大限制。因此，研究一种能够直接用于大功率阵列半导体激光器条形光斑或条形分布的光斑而设计的送粉喷嘴，对于扩大激光熔烧的加工范围，满足激光熔烧三维立体制造技术的发展需要，具有重要的现实意义和实际应用价值。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种适用于条形光斑的同轴送粉喷嘴。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：

一种适用于条形光斑的同轴送粉喷嘴，包括连接支架、两个单侧喷嘴、两个转轴连接器和喷嘴倾角调节装置；所述连接支架用于连接激光器的出光口，所述两个单侧喷嘴对称安装在连接支架两侧，每个单侧喷嘴的顶端与连接支架通过一所述转轴连接器相铰接，单侧喷嘴能够以转轴连接器为轴转动；每个单侧喷嘴的下半部分通过所述喷嘴倾角调节装置与连接支架相连，单侧喷嘴在喷嘴倾角调节装置的调节作用下以转轴连接器为轴转动；所述两个单侧喷嘴的下端围成的激光输出口为条形；单侧喷嘴包括喷嘴外壳，喷嘴外壳内由外向里依次设有外侧冷却水道、外保护气体通道、喷粉通道和内侧冷却水道四个空腔；所述外侧冷却水道、外保护气体通道、喷粉通道和内侧冷却水道均为上大下小的倒梯形柱结构；所述外保护气体通道的排气端为条形喷气出口，所述喷粉通道的出粉端设有条形多孔喷粉板。

进一步的，所述连接支架包括连接件、两块横向挡板、两块纵向挡板和内保护气体入口；所述两块横向挡板的上半部分和两块纵向挡板围成一激光通道；连接件为一中心开有矩形孔的矩形板，连接件固定在上述激光通道端口，且该端口上覆有激光覆口镜；所述两块纵向挡板的下端分别通过转轴连接器与两个单侧喷嘴的顶端铰接，单侧喷嘴能够以转轴连接器为轴转动；每个单侧喷嘴的下半部分通过一所述喷嘴倾角调节装置与挡板连接，其中一块纵向挡板上靠近连接件的一端设有一内保护气体入口。

进一步的，在所述连接件与半导体激光器出光口连接处设有一圈气密性材料。