[發明專利]一種金屬粉末成形裝置頭

有效

• 申請號: 201710652885.7
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107199340B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 李怡超;李廣生;孫峰
• 申請（專利權）人: 鑫精合激光科技發展（北京）有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 朱麗華

本發明公開了一種金屬粉末成形裝置頭，包括出光機構、送粉機構、連接所述出光機構與送粉機構的角度調節機構，出光機構包括出光筒體和設置在其外周壁上的外套筒，出光筒體用于與激光主軸固定連接；送粉機構包括多個分布在出光筒體周向的粉管，多個粉管的粉末匯聚點正好與激光主軸的軸線重合；角度調節機構包括連桿和旋轉角度塊，連桿的兩端分別通過旋轉角度塊和螺栓實現與外套筒和粉管的緊固連接，通過調節螺栓在旋轉角度塊上的緊固位置實現連桿與粉管的夾角角度調節，進而實現調節多個粉管的粉末匯聚點密度。本發明通過角度調節機構實現粉末匯聚點密度的調節，還通過外套筒相對于出光筒體上下移動，實現粉管匯聚點與激光束交點的上下移動。

技術領域

本發明涉及金屬粉末激光加工技術領域，特別是涉及一種金屬粉末成形裝置頭。

背景技術

同軸式激光成形技術是采用送粉系統在激光成形過程中將合金材料粉末通過載粉氣流直接送入激光作用區,使其與基體材料同時熔化，冷卻凝固形成冶金結合。同步送粉成形法有利于降低成形層厚度,實現材料、組織及零件形狀等方面的可控性,是目前應用最廣泛的激光增材制造技術。

同軸激光成形技術中所采用的送粉頭,其結構可以確保粉末流的軸線和激光軸線相交,粉末流相對于激光束有較好的對稱性,進而保證加工過程質量,可實現復雜掃面軌跡下的成形。

激光同軸成形時,根據不同的基體、粉末材料和工藝參數,需要調節粉末匯聚點和激光焦點的相對位置及粉末匯聚點密度分布?，F有的同軸送粉頭往往通過螺紋連接件與含有激光聚焦透鏡的激光頭相連接,通過旋轉送粉頭調節其與透鏡之間的距離,從而改變粉末匯聚點和激光焦點的位置關系。然而在實際工作中,同軸送粉頭上往往分布有粉、氣、水等各種管路,在進行旋轉時需要拆卸各路管線待調節完成后,重新安裝,操作繁瑣。其次,由于傳統的同軸送粉頭的送粉通道固定,當載粉氣流和送粉量一定時,其粉末的濃度分布確定,不能進行調節。還有，現有的遮光機構固定或調解范圍有限，使其在工業應用上受到限制。

由此可見，現有的同軸激光成形技術在結構、方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創設一種新的可以改變激光匯聚點和粉末匯聚點密度分布的金屬粉末成形裝置頭，實屬當前重要研發課題之一。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種金屬粉末成形裝置頭，使其可以改變激光匯聚點和粉末匯聚點密度分布，從而克服現有的同軸激光成形技術的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種金屬粉末成形裝置頭，包括出光機構、送粉機構、連接所述出光機構與送粉機構的角度調節機構，

所述出光機構包括出光筒體和設置在其外周壁上的外套筒，所述出光筒體，用于與激光主軸固定連接；

所述送粉機構包括多個分布在所述出光筒體周向的粉管，所述多個粉管的粉末匯聚點正好與所述激光主軸的軸線重合；

所述角度調節機構包括連桿和旋轉角度塊，所述連桿的兩端分別通過所述旋轉角度塊和螺栓實現與所述外套筒和粉管的緊固連接，通過調節所述螺栓在所述旋轉角度塊上的緊固位置實現所述連桿與粉管的夾角角度調節，進而實現調節所述多個粉管的粉末匯聚點密度。

作為本發明的一種改進，所述旋轉角度塊上開設有調節槽，通過調節所述螺栓在所述調節槽中的緊固位置實現所述連桿與粉管的夾角角度調節。

進一步改進，所述送粉機構包括6個均勻對稱分布在所述出光筒體周向的粉管。

進一步改進，所述外套筒可旋轉的設置在所述出光筒體的外周。

進一步改進，所述外套筒與出光筒體之間通過螺紋方式旋轉連接。

進一步改進，所述金屬粉末成形裝置頭還包括遮光機構，所述遮光機構包括兩層上下分布且可相對旋轉的第一遮光層和第二遮光層；