[發明專利]一種用于細粉輸送的激光熔覆送粉噴嘴

有效

• 申請號: 201911403472.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111074267B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 劉昊;張彤;王博文;王世永;閆梅
• 申請（專利權）人: 徐州永佳液壓設備有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 田鵬山

本發明公布一種用于細粉輸送的激光熔覆送粉噴嘴，主要結構包括內套筒、錐形噴嘴、中套筒、外套筒、送粉管套、團聚刷、激振源、減振器。內套筒和錐形噴嘴連接，形成的中部空腔用于傳輸激光束和保護氣；中套筒內部具有冷卻內腔，主要起到冷卻噴嘴作用；外套筒側邊周向均布有送粉入口，并于中套筒形成環形激振腔。送粉管套上端置于環形激振腔內，由內管和外管兩個獨立的部分構成。利用激振源使送粉管套外管上的團聚刷高頻振動，與內管上的斜面凸臺相配合，從而起到分散細粉團聚的作用。本發明通過團聚刷振動作用，解決了細粉末團聚的問題，保證了送粉的連續性、均勻性和穩定性，提高了熔覆質量。

技術領域

本發明涉及激光熔覆設備領域，具體是一種用于細粉輸送的激光熔覆送粉噴嘴。

背景技術

激光熔覆是指使用高能量激光束使粉末和基材一起融化凝固從而使零件表面材料性能改良的一種方法。在熔覆過程中，粉末材料供給方式較為先進的是同軸送粉技術，因此同軸送粉噴嘴是激光熔覆裝備的核心部件之一。同軸送粉噴嘴的送粉效果直接影響熔覆材料的性能屬性，為了保證良好的熔覆效果，實現熔覆材料粉流束與激光束的良好匹配是工藝實施的關鍵技術。

激光熔覆的送粉噴嘴需要保證輸送粉末的連續性、均勻性和穩定性。申請號為CN201821450382.8的中國專利公布了一種激光熔覆用具有回收利用功能的送粉噴嘴，利用振動塊避免了粉末堵塞送粉管道，解決了粉末輸送連續性的問題。但是這種噴嘴無法解決細粉的輸送均勻性的問題，并且振動塊會導致噴嘴整體抖動，從而影響激光頭的穩定性。

顆粒直徑小于100 μm的細粉由于表面粘附作用，易發生團聚。團聚的發生一方面使粉末分布不均勻，另一方面也會導致粉末輸送的不連續性，嚴重影響加工生產，降低熔覆效率。因此需要通過同軸送粉噴嘴的設計，來保證細粉的輸出連續性、均勻性和穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于細粉輸送的激光熔覆送粉噴嘴，解決熔覆過程中噴嘴內細粉的團聚問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種用于細粉輸送的激光熔覆送粉噴嘴，包括用于激光束通過的內套筒和用于輸送金屬粉末的送粉管套；所述內套筒外套裝有中套筒，中套筒具有中空的冷卻內腔，中套筒上開設有與冷卻內腔連通的冷卻水入口和冷卻水出口；

所述送粉管套滑動套裝在中套筒外，中套筒上端固定有外套筒，送粉管套上端與中套筒之間安裝有激振源和減振器；

所述送粉管套包括內管和套裝在內管外的外管，內管、外管之間具有間隙，內管、外管之間形成環形送粉腔；所述內管外壁具有若干斜面凸臺，所述外管內壁具有若干團聚刷，斜面凸臺和團聚刷在環形送粉腔中一一相對。

其進一步是：所述團聚刷是由直徑小于100 μm的金屬絲組成的陣列單元，金屬絲長度略小于環形送粉腔寬度。

所述外套筒上端具上環形內臺階，外套筒下端具有下環形內臺階，上環形內臺階、下環形內臺階之間形成環形激振空腔；所述送粉管套上端具有法蘭臺，送粉管套上端的法蘭臺位于環形激振空腔中；所述減振器安裝在送粉管套法蘭臺上表面與外套筒上環形內臺階下表面之間；所述激振源安裝在送粉管套法蘭臺下表面與外套筒下環形內臺階上表面之間；

所述外套筒側壁周向均布有送粉入口，送粉入口與環形送粉腔對應連接。

所述減振器包括多個均布連接在送粉管套法蘭臺上表面與外套筒上環形內臺階下表面之間的彈簧。

所述激振源5為磁懸浮馬達，振動頻率達600Hz，包括固定在送粉管套法蘭臺下表面的鐵片，和固定在外套筒下環形內臺階上表面的電磁線圈，鐵片與電磁線圈上下相對。

所述內套筒下端具有錐形噴嘴，錐形噴嘴與內套筒下端之間可拆卸式連接；

內套筒上端開設有外螺紋，使用時，內套筒上端通過外螺紋與激光頭進行固定連接；內套筒上端一側開設有連通內套筒內部的保護氣入口。