[發明專利]一種激光熔覆用無級調節送粉頭

有效

• 申請號: 201910347568.3
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110106498B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 戴峰澤;霍坤;周建忠
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及特種加工領域，具體地是指一種激光熔覆用無級調節送粉頭。其包括隔板、蝶形螺釘、鉸鏈和噴頭腔組成；隔板將噴頭腔分割成兩個聯動調節的獨立腔體一和獨立腔體二，兩個獨立腔體的下端縮減形成兩個矩形噴粉嘴一和噴粉嘴二，但只有噴粉嘴一可實際噴出粉末；噴頭腔通過載氣送粉，于此同時，通過調節隔板的角度，改變噴粉嘴一的截面積，來實現送粉量的無級精確調節；噴粉嘴一噴出粉末后，經激光束輻射融化后冶金結合在工件上表層，且噴出的粉末熔覆到金屬表面時形成的熔池寬度不受隔板的調節變化。激光束的截面形狀為矩形，激光束的寬度與粉末到達工件表面的寬度完全重合；激光束先作用在噴粉嘴一噴出的粉末上，然后作用在工件的表面。

技術領域

本發明涉及特種加工領域，具體地是指一種激光熔覆用無級調節送粉頭。

背景技術

激光熔覆技術一般指用不同的熔覆材料，通過激光高溫熔融與工件表面發生冶金結合粘結在工件表面，形成一層特定的熔覆層，從而來顯著提高工件的耐腐蝕、耐磨、耐熱、抗氧化性等的一種特種加工手段。激光熔覆過程中主要的三大工藝參數就是送粉率f、激光功率p和掃描速度v。目前，激光熔覆過程中主要靠調節送氣量來改變送粉率大小，而送粉頭本身并不具備調節送粉率功能。但由于送氣速率一般較快、調節幅度大、熔覆粉末粒度和密度不同等因素，導致了實際送粉率與預計送粉率有很大差距，誤差偏大。采用此種送粉方式激光熔覆后，熔覆層效果往往較差，無法達到預期性能；在同一實驗下，若要進行不同送粉率的對照實驗時，還需重新調整送氣裝置改變其送氣量，操作較為繁瑣和復雜，給原本誤差較大的送粉率又添加了眾多不確定因素；此外，熔覆系統往往單獨建立在隔離間來實現防塵污染，這些都會造成生產時間、勞動成本的急劇上升和激光熔覆質量不穩定等后果。

發明內容

本發明針對以上技術的不足，提供了一種激光熔覆用無級調節送粉頭，其優點主要有以下四點：第一，在激光熔覆過程中，確定送氣裝置送氣量的前提下進一步精確無級調節，獲得所需送粉率；第二，在同一試驗下，若要進行不同送粉率的對照實驗時，無需重新調整送氣裝置改變其送氣量，只需通過蝶形螺釘調節，改變噴嘴一截面積，便可快速實現所需送粉率，獲得高質量的熔覆層，第三，工件在不同位置所需性能不同，熔覆參數也各不同，本發明在蝶形螺釘調節前后，熔覆粉末到達工件的寬度一致，即熔池寬度一致，為后續的多道搭接(但每道的送粉率不同)提供了可行性；第四，非工作狀態，隔板在重力作用下自然關閉，起到了防塵保護送氣頭作用。

本發明的一種新型無級調節激光送粉頭，由上壁、下壁、蝶形螺釘、鉸鏈和隔板組成；隔板通過鉸鏈與進粉口內壁上邊緣連接，將噴嘴分割成一個截面為梯形的獨立腔體一和一個截面為三角形的獨立腔體二，兩個獨立腔體的末端形成噴粉嘴一和噴粉嘴二；噴粉嘴二在實際工作時并不能噴出粉末；由載氣輸送的熔覆粉末通過獨立腔體一，在激光束的輻照后到達工件表面；通過螺紋連接垂直安裝在上壁中心位置的蝶形螺釘無級調節后，噴頭出粉口寬度d3未變僅高度d4發生改變，噴出的粉末到達工件時形成的熔池寬度也不變，即調節前后覆蓋區域寬度一致，進給方向長度會根據隔板的調節而改變，但可通過工件進給來彌補；激光束的截面形狀為矩形，激光束的寬度與粉末到達工件表面的寬度重合；激光束先作用在噴粉嘴一噴出的粉末上，然后作用在工件的表面。

所述的獨立腔體一內的送風壓力為0.05-0.15MPa。

本發明的原理為：通過旋鈕蝶形螺釘，可無級精確調節隔板位置，進而改變噴嘴一的截面面積，由于氣壓不變，進而單位時間通過截面的送粉量發生了變化，最終獲得所需的熔覆送粉率。蝶形螺釘通過螺紋孔與上壁相連，故不存在級數，可進行無級調節，使得實際送粉率與理論所需送粉率相一致。