[实用新型]一种超高速激光熔覆工艺用同轴送粉头

说明书

本实用新型公开了一种超高速激光熔覆工艺用同轴送粉头，属于激光增材制造技术领域，其左送粉腔和右送粉腔均相对激光光束腔倾斜设置，且左送粉腔和右送粉腔的中心线之间的夹角为15°～60°，左送粉腔或右送粉腔的中心线与激光光束腔的中心线之间的夹角为10°～30°，只有在该夹角范围内才能够保证超高速激光熔覆工艺形成的涂层质量，也即本实用新型实施例通过优化送粉腔与光束腔之间的夹角实现超高速激光熔覆工艺，并且可以保证超高速激光熔覆工艺的激光束能量大部分用于加热熔化和加速飞行中的粉末粒子，避免了熔覆涂层被基材稀释，保证涂层的有效成分不受基体材料的影响从而提高涂层的耐蚀抗磨效果。

技术领域

本实用新型涉及激光增材制造、激光熔覆和激光热喷涂技术领域，尤其涉及一种超高速激光熔覆工艺用同轴送粉头。

背景技术

现代高端装备的核心关键零部件大部分是运动部件，磨损、腐蚀、疲劳等原因造成了核心关键零部件的频繁损伤甚至失效，威胁设备长期可靠运行，造成大量昂贵的核心关键零部件报废，从而造成巨大的经济损失、资源浪费以及能源浪费。

一方面，传统耐磨抗蚀镍基合金涂层制备设备，由于使用的镍基粉末尺寸大、硬度大、熔点高等特点，在涂层制备过程中，存在粉末颗粒熔化不良的问题，导致制备的涂层存在易开裂、致密度低等缺点而不能满足生产需要。

另一方面，传统的涂层加工设备，存在热输入量控制精确度低、加工效率低和污染严重等问题，导致基体受热过多而变形严重，从而使得制备的镍基合金涂层因开裂严重而导致耐蚀抗磨性能恶化。因此，亟待提供一种制备镍基材料涂层的新工艺来满足实际生产需求，解决镍基合金涂层在制备过程中开裂倾向大而导致耐磨抗蚀性能恶化的问题。

但是，目前市场上常用的激光喷涂设备，无论是同轴送粉或旁轴送粉实质上都是粉包裹着激光的光外送粉。由于光外送粉会造成激光和粉末的作用时间较短，会存在对送粉喷嘴的加工精度以及对粉末的利用率较低等问题

发明内容

本实用新型提供一种超高速激光熔覆工艺用同轴送粉头，通过优化送粉腔与光束腔之间的夹角实现超高速激光熔覆工艺，并且可以保证超高速激光熔覆工艺的激光束能量大部分用于加热熔化和加速飞行中的粉末粒子，避免了熔覆涂层被基材稀释，保证涂层的有效成分不受基体材料的影响从而提高涂层的耐蚀抗磨效果。

本实用新型提供的具体技术方案如下：

本实用新型提供的一种超高速激光熔覆工艺用同轴送粉头包括装置本体、设置在所述装置本体中间位置的激光光束腔、分别分布在所述激光光束腔两侧的左送粉腔和右送粉腔，其中，所述激光光束腔为呈倒锥形结构，所述左送粉腔和所述右送粉腔均相对所述激光光束腔倾斜设置，所述左送粉腔和所述右送粉腔的中心线之间的夹角为15°～60°，所述左送粉腔或所述右送粉腔的中心线与所述激光光束腔的中心线之间的夹角为10°～30°。

可选的，所述左送粉腔和所述右送粉腔对称分布在所述激光光束腔的左右两侧，且所述左送粉腔和所述右送粉腔的中心线之间的夹角为30°～45°。

可选的，所述激光光束腔竖直设置，所述左送粉腔和所述右送粉腔的出粉口朝向所述激光光束腔汇聚，且所述左送粉腔和所述右送粉腔的截面中心线和所述激光光束腔的截面中心线的汇聚点在同一个平面内。

可选的，所述左送粉腔和所述右送粉腔均有多跟送粉管组成，其中，所述左送粉腔和所述右送粉腔的所述柱形送粉管相对交替互补设置。

可选的，所述装置本体包括装置中心体和对称分布在所述装置中心体两侧的左本体和右本体，其中，所述左送粉腔沿所述左本体和所述装置中心体之间的拼接面分布，所述右送粉腔沿所述右本体和所述装置中心体之间的拼接面分布；所述柱形送粉管为拼接分体结构，所述柱形送粉管包括相互拼接配合的左管体和右管体，其中，所述左送粉腔的所述柱形送粉管的所述左管体位于所述左本体相对所述装置中心体的侧面，所述右送粉腔的所述柱形送粉管的所述右管体位于所述右本体相对所述装置中心体的侧面。