[发明专利]同轴多束流激光熔覆喷嘴

说明书

本发明提供了一种同轴多束流激光熔覆喷嘴，包括喷嘴本体、激光通道和多个粉末通道，每个粉末通道主要由开设于喷嘴本体上的粉管通孔和套设于粉管通孔中的输粉管组成，由输粉管自身的管孔作为粉末通道的通道孔。本发明输粉管可更换，节约成本，提高了使用寿命，可适用于更多束流的结构设计，形成的粉斑更加均匀，可承受更大的送粉量；通道水冷结构，上下两层水冷循环，冷却效果更好，能承受更大功率、更高厚度、更高速度的激光熔覆作业。

技术领域

本发明属于激光熔覆设备领域，尤其是涉及一种同轴多束流激光熔覆喷嘴。

背景技术

激光熔覆过程中，粉末汇聚的精度及均匀性是影响熔覆粉末利用率以及熔覆层尺寸质量的重要影响因素。随着高速激光熔覆等新型技术的出现，又对大送粉量下的高汇聚精度送粉提出了更高的要求。

目前，激光熔覆的送粉方式基本采用环形同轴或多束流同轴送粉，对于多束流同轴送粉而言，其粉斑的均匀性低以及汇聚粉斑过大一直是制约其在高速激光熔覆上应用的阻碍。对于多束流同轴送粉而言，粉末通道数量如果过少，则粉末经多个粉末通道射出后汇聚而成的粉斑形状不够均匀；另外，现有公开的方案中，粉末通道均是直接在喷嘴上一体加工而成，为便于加工并考虑成本，喷嘴的材质无法选取高耐磨材料，而粉末通道内壁长期在金属粉末冲击下，容易造成磨损，导致喷出的粉末束发散严重，使得粉斑面积更为加大，粉斑形状畸变，如需维修则需更换整个喷嘴，设备维护成本较大。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种同轴多束流激光熔覆喷嘴，具体为：

同轴多束流激光熔覆喷嘴，包括喷嘴本体、激光通道和多个粉末通道，每个粉末通道主要由开设于喷嘴本体上的粉管通孔和套设于粉管通孔中的输粉管组成，由输粉管自身的管孔作为粉末通道的通道孔。

每个粉末通道还包括第一连接管件和第二连接管件，喷嘴本体在每条粉管通孔的上部还同轴开设有一连接螺孔段，第一连接管件下部设有与连接螺孔段相螺纹配合的外螺纹段，中部外壁形成第一螺母段，上部设有上外螺纹段；第二连接管件的管孔下端部形成与第一连接管件的上外螺纹段螺纹配合固接用的台阶螺纹孔段，且第二连接管件的外壁下部形成第二螺母段。

第二连接管件的管孔、第一连接管件的管孔与粉管通孔依次同轴贯通且孔径相同，输粉管固定套设于第二连接管件、第一连接管件的管孔与粉管通孔依次同轴贯通形成的安装孔道内。

输粉管的下端管口端面与粉管通孔下端孔口端面平齐，或者输粉管的下端管口端面朝下凸出于粉管通孔下端孔口端面；输粉管的上端管口端面与第二连接管件的顶端孔口端面平齐，或者输粉管的上端管口端面朝上凸出于第二连接管件的顶端孔口端面。

喷嘴本体由分别具有中心通孔的喷嘴外芯和喷嘴内芯组装固接组成。

喷嘴外芯的中心通孔包括由下至上依次衔接的第一孔段、第二孔段和第三孔段，第一孔段与第二孔段的衔接处形成径向向外延伸的过渡台阶面；喷嘴内芯的外周侧包括由下至上依次衔接的下部段和上部段，喷嘴内芯下部段整体形状与喷嘴外芯的第二孔段相适配，上部段整体形状与喷嘴外芯的第三孔段相适配；

上部段的中部沿以中心通孔轴心线为中心的同一环形方向上间隔开设有上层第一弧形槽和上层第二弧形槽，定义隔离两弧形槽的两隔板部分别为上层第一隔板部和上层第二隔板部，上层第一隔板部和上层第二隔板部以中心通孔轴心线为中心呈镜像设置；

下部段的下部开设有以中心通孔轴心线为中心的C型弧形槽，下层隔板部将C型弧形槽沿周向方向上的两端之间进行间隔，且下层隔板部位于上层第一隔板部的正下方，上层第二隔板部则位于C型弧形槽槽中部的正上方；

喷嘴内芯在上层第一隔板部与下层隔板部之间区域的左右两侧处还分别沿纵向开设有左联通通孔和右联通通孔；左联通通孔两端分别联通上层第一弧形槽和C型弧形槽；右联通通孔两端分别联通上层第二弧形槽和C型弧形槽；