[发明专利]一种适用于超高速激光熔覆的多工位同轴送粉式喷嘴

说明书

本发明提供了一种适用于超高速激光熔覆的多工位同轴送粉式喷嘴，包括喷嘴主体和夹紧连接装置；所述喷嘴主体内沿径向依次设有互不连通的激光扫描通道、内环送粉通道和外环输气通道，且激光扫描通道、内环送粉通道和外环输气通道同轴设置；所述内环送粉通道与进粉系统连通，所述外环输气通道位于内环送粉通道的外侧，所述外环输气通道与供气系统连通，用于产生环形气墙；所述激光扫描通道位于内环送粉通道的内侧；单位时间内所述内环送粉通道喷出的粉末的体积小于所述外环输气通道喷出的气体体积；所述喷嘴主体一端与夹紧连接装置连接。本发明可大大提高了熔覆效率和熔覆质量。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，特别涉及一种适用于超高速激光熔覆的多工位同轴送粉式喷嘴。

背景技术

超高速激光熔覆技术是近年新开发的表面涂层技术，相比于传统激光熔覆技术，超高速激光熔覆的光斑直径更小，其直径小于1mm，因此超高速激光熔覆技术具有更高的能量密度。在传统激光熔覆过程中，未熔化的粉体被直接送入熔池；而超高速激光熔覆调整了激光、粉体和熔池的汇聚位置，使粉体汇聚处高于熔池上表面，汇聚的粉体受激光辐照熔化后再进入熔池。超高速激光熔覆技术对粉体的辐照更强，可以在短时间内使其熔化，现有喷嘴无法适应超高速激光的性能，导致熔覆效率和熔覆质量较低。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种适用于超高速激光熔覆的多工位同轴送粉式喷嘴，通过单位时间内喷出的粉末的体积远小于保护气体的体积，当粉末在空中被激光熔化形成熔融状态的凝珠时，经由外环输气通道输送的保护气可以更好地起到隔绝氧气的作用。粉末在空中被激光照射熔化形成熔融状态的凝珠，在重力和环形保护气的共同作用下加速下坠，落在基材上形成更紧实的熔覆层，大大提高了熔覆效率和熔覆质量。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种适用于超高速激光熔覆的多工位同轴送粉式喷嘴，包括喷嘴主体和夹紧连接装置；

所述喷嘴主体内沿径向依次设有互不连通的激光扫描通道、内环送粉通道和外环输气通道，且激光扫描通道、内环送粉通道和外环输气通道同轴设置；所述内环送粉通道与进粉系统连通，所述外环输气通道位于内环送粉通道的外侧，所述外环输气通道与供气系统连通，用于产生环形气墙；所述激光扫描通道位于内环送粉通道的内侧；单位时间内所述内环送粉通道喷出的粉末的体积小于所述外环输气通道喷出的气体体积；所述喷嘴主体一端与夹紧连接装置连接。

进一步，所述内环送粉通道包括第一环形空腔和出粉通道，所述第一环形空腔位于喷嘴主体内，所述出粉通道一端与第一环形空腔连通，所述出粉通道为渐缩通道；所述外环输气通道包括第二环形空腔和出气通道，所述第二环形空腔位于喷嘴主体内，所述出气通道一端与第二环形空腔连通，所述出气通道为渐缩通道。

进一步，所述出粉通道一端与第一环形空腔两者连接处平滑相切；所述出粉通道与激光扫描通道呈15°夹角。

进一步，所述出气通道与激光扫描通道呈25°夹角。

进一步，所述夹紧连接装置包括连接装置、夹紧装置和液压执行机构；一个连接装置与喷嘴主体连接，另一个连接装置与光路组件连接；两个所述连接装置之间安装液压执行机构，用于改变喷嘴主体与光路组件的位置；两个所述连接装置上安装夹紧装置。

进一步，所述连接装置为圆柱形的内联块，所述内联块外圆面上均布设有半球形凹槽缺口；所述夹紧装置包括扇形夹块和螺纹预紧装置；所述扇形夹块内圆面上设有半球形凹槽缺口，若干扇形夹块安装在内联块外圆面的外侧，且所述扇形夹块内圆面上半球形凹槽与内联块外圆面上半球形凹槽缺口一一对应，构成球形凹槽；所述液压执行机构的液压杆与液压缸端部分别安装球形连接件，所述球形连接件位于球形凹槽内；所述扇形夹块安装螺纹预紧装置，用于夹紧球形连接件。

进一步，所述球形连接件为电磁结构，通电后可吸附在球形凹槽内。