[實用新型]用于激光熔覆的一體化同軸噴頭

有效

• 申請號: 201220408229.5
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN202786429U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 張翀昊;柳岸敏;黃佳欣;黃和芳;張祖洪
• 申請（專利權）人: 張家港市和昊激光科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B05B7/16
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;李艷

技術領域

本實用新型涉及一種用于激光熔覆的一體化同軸噴頭，屬于激光熔覆領域。

背景技術

激光熔覆即高能激光表面熔覆，其物理過程為，在高能激光光束的照射下，基材表面被迅速融化，液態的金屬形成一個小規模的熔池，在這個熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態金屬層，待激光光束經過以后，熔池的溫度降低，液態金屬迅速冷卻，在金屬表面形成一層新的固態熔覆層。激光熔覆可極大的改變該關鍵部位的金屬性能，如硬度、耐磨性、耐熱性、抗腐蝕性等。

當今工業界在激光熔覆應用上的主要送粉技術為旁軸噴粉，但由于旁軸噴粉屬于分體式噴頭，需要兩個噴頭同時協作，非常不利于復雜表面的加工，因此同軸化噴粉成為新的發展方向。近年來，在同軸化噴粉的基礎上，保護氣體也被加入同軸化設計，產生了粉末噴射、保護氣體一體化同軸的技術。如附圖1顯示了一種噴粉、保護氣體一體化同軸的噴頭。然而在國際上，由于一體化同軸噴頭的設計尚未完善，因此該技術還有很長的一段發展期。

如附圖1中的一體化同軸噴頭，它具有開設在該噴頭的中央的激光通道2、開設在激光通道2周圍的多個粉末通道3、開設在粉末通道3外圍的保護氣體通道4，激光通道2、粉末通道3和保護氣體通道4均相對獨立，互不連通。激光、粉末、保護氣體從各自通道噴射出噴頭后匯聚在一起并在待熔覆的加工件表面進行熔覆。現有技術中的粉末通道如附圖1中所示均為直通道，繞激光通道2的中心軸均勻分布，各通道噴射出的粉末流分別集中在各自的噴射區域，很難形成密度均勻的粉末流場，且各粉末流的匯聚點到噴頭底端的距離較遠，從而影響熔覆效果，激光熔池的張力、熔融比例、熔覆高度等一系列熔覆結果都難以得到控制。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種用于激光熔覆的及冷卻功能一體化的同軸噴頭。

為了達到以上目的，本實用新型采用的技術方案是：一種用于激光熔覆的一體化同軸噴頭，它具有開設在該噴頭中央的上下貫通噴頭的中央通道，中央通道的底部呈漏斗形，在中央通道的外壁與噴頭的外壁之間開設有粉末總通道，該粉末總通道包括位于噴頭下部的貫穿噴頭底面的混合通道、多個一端與粉末添加裝置相連接另一端與混合通道相連通的呈螺旋形的第一通道，混合通道呈漏斗形，且其垂直于中央通道中心軸的截面為環形。

進一步地，混合通道在中央通道中心軸方向上的高度為5cm～8cm。

優選地，第一通道呈螺旋形。

更優地，第一通道的旋轉角位移為170°～280°。

進一步地，混合通道的中心軸與中央通道的中心軸相重合。

更進一步地，多個第一通道繞中央通道的中心軸均勻分布。

進一步地，噴頭上開設有與中央通道相連通的保護氣體入口，且多個保護氣體入口位于保護鏡片的下方，激光通過保護鏡片進入噴頭的中央通道，高壓保護氣體通過保護氣體入口進入中央通道，并在中央通道內形成自上而下的流動風從中央通道噴射出，并與從第一通道噴射出的粉末混合，到達待熔覆的加工件基材表面。

更進一步地，多個保護氣體入口繞中央通道的中心軸均勻分布。

更進一步地，保護氣體入口與中央通道相連接處在豎直方向上距離噴頭底端大于等于5cm。

本實用新型用于激光熔覆的一體化同軸噴頭，通過將原有的直線形的粉末通道設計成多個螺旋形通道和漏斗形通道兩部分，粉末從各個第一通道噴射出進入混合通道進行混合，再從混合通道底端的環形口噴射出噴頭形成粉末流場，粉末流場在繞軸向360°內呈完全對稱分布，流場整體均勻性大大提高，且粉末流場更加集中、密度增大，粉末流場的最小匯聚點與噴頭底端的距離縮短，從而改善了激光熔池的張力、熔融比例、熔覆高度等一系列熔覆結果。

附圖說明

附圖1為現有技術中的噴頭的剖面結構示意圖；

附圖2為本實用新型用于激光熔覆的一體化同軸噴頭的剖面結構示意圖。

圖中標號為：

1、噴頭；2、激光通道；3、粉末通道；4、保護氣體通道；5、保護氣體入口；6、激光束；7、加工件基材；8、熔覆層；9、保護鏡片；10、第一腔；11、第二腔；12、聚焦鏡片；13、激光頭；14、第一通道；15、混合通道。?

具體實施方式