[發明專利]一種多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置及應用

在審

• 申請號: 201710996639.3
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107587132A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 段開椋;韓媛
• 申請（專利權）人: 西安中科中美激光科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 汪海艷

1.一種多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：包括激光腔管(1)、噴嘴(2)、活動擋料圈(4)、至少一個送粉管(3)以及至少一個高壓氣管(5)；

所述激光腔管(1)分為三段，沿激光入射方向依次分別為激光入射段、中間段及激光出射段；

所述高壓氣管(5)與激光腔管(1)內腔連通；

所述噴嘴(2)為拉瓦爾噴嘴或類拉瓦爾噴嘴，噴嘴(2)內嵌于激光腔管(1)的內壁；

所述送粉管(3)設置于激光腔管(1)的管壁上，送粉管(3)與激光腔管(1)軸向中心軸之間的夾角大于0小于90度；

所述活動擋料圈(4)可拆卸連接在激光腔管(1)中間段的端面，活動擋料圈(4)與激光腔管(1)激光出射段的外壁之間具有第一環形類錐狀或錐狀空隙(8)，所述第一環形類錐狀或錐狀空隙(8)的大小能夠通過調節活動擋料圈(4)的位置進行調節；所述第一環形類錐狀或錐狀空隙(8)與送粉管(3)相通；

激光腔管(1)、噴嘴(2)以及活動擋料圈(4)三者同軸；

高壓氣體通過高壓氣管(5)進入激光腔管(1)內，以超高速度經過噴嘴(2)與激光光束同軸輸出，噴涂粉通過送粉管(3)及空隙流出與激光同軸同向高速運動至基體表面。

2.根據權利要求1所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：所述類拉瓦爾噴嘴分為三部分，依次分別為入口段、喉部及出口段，入口段的尺寸從入口端逐漸減小至喉部與喉部連接；出口段與喉部連接，出口段的尺寸從連接部至出口端尺寸逐漸增大。

3.根據權利要求2所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：所述噴嘴的喉部的面積大于該處激光光束的橫截面；第一環形類錐狀空隙靠近錐底的間隙大于靠近錐頂的間隙，送粉管(3)的出口端與錐底間隙連通。

4.根據權利要求1-3任一所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：所述送粉管(3)沿激光腔管(1)中間段周向均勻分布。

5.根據權利要求4所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：還包括保護氣嘴(6)，所述保護氣嘴(6)可拆卸連接在激光腔管(1)管壁上，使得活動擋料圈(4)位于保護氣嘴(6)與激光腔管(1)之間；保護氣嘴(6)上設置有保護氣管(7)，保護氣嘴(6)與活動擋料圈(4)之間具有第二環形錐狀空隙(9)，所述第二環形錐狀空隙(9)與保護氣管(7)相通，所述第二環形錐狀空隙(9)的大小能夠通過調節保護氣嘴(6)與激光腔管及活動擋料圈(4)的位置進行調節。

6.根據權利要求5所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：所述保護氣嘴(6)與激光腔管(1)同軸。

7.根據權利要求6所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：激光腔管(1)中間段的端面為階梯狀，所述活動擋料圈(4)與低階平面配合，且與低階平面螺紋連接；保護氣嘴(6)與高階平面螺紋連接。

8.根據權利要求7所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：所述保護氣管(7)沿保護氣嘴(6)周向均勻分布。

9.根據權利要求4所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置，其特征在于：激光腔管(1)的中間段的內徑與激光入射段的內徑相同，中間段的外徑大于激光入射段的外徑；激光腔管(1)激光出射段的外徑小于中間段的外徑大于中間段的內徑，且激光輸出段的外徑逐漸減小至與其內徑相等；

所述送粉管(3)位于激光腔管(1)中間段的管壁中；

所述噴嘴(2)內嵌于激光腔管(1)中間段及激光出射段的內壁。

10.權利要求1-9任一所述的多功能同軸送粉高速激光噴涂裝置在激光熔覆、激光噴涂及金屬3D打印中的應用。