專利名稱：一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭，專屬 于激光熔覆領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
先進(jìn)材料的復(fù)合化、多功能化、高性能化和低成本化是先進(jìn)材料技術(shù)的 重要發(fā)展方向。
采用激光梯度熔覆技術(shù)可以連續(xù)改變工件熔覆層的性能，以滿足工件使 用條件對熔覆層性能的要求。連續(xù)改變工件熔覆層性能的前提是可以準(zhǔn)確控 制形成熔覆層的一種或者多種金屬粉末的輸送，所以使用適合多種粉末材料 輸送的激光熔覆工作頭是非常關(guān)鍵的。
目前激光熔覆使用的熔覆工作頭主要由粉氣分離室和粉末輸送管路兩部
分組成，如圖1所示，粉氣分離室22的主要作用是將金屬粉末和粉末輸送氣 體分離，排出粉末輸送氣體，從而降低金屬粉末流出熔覆工作頭噴嘴的流出 速度，有利于瑢覆工藝；粉末輸送管路的23主要作用是金屬粉末的輸出通路。 由于送粉工作頭一般都是在傾斜45度的情況下使用，所以粉末在同載氣分離 后，由于粉末飛濺和重力的作用，偶爾會有一小部分粉末存積在粉末輸送管 路頂部的下部分，如果這一小部分積存粉末不及時(shí)排出，由于時(shí)間的延長， 就有可能造成粉末存積，會造成粉末輸出的突然增多或者粉末堵塞，影響工 藝的順利進(jìn)行。這種現(xiàn)象尤其在輸送密度較輕的金屬粉末時(shí)候較易出現(xiàn)。
另外，如果要求粉末輸出量為連續(xù)變化，由于粉末在脫離粉氣通路19后， 經(jīng)過寬大的粉氣分離室22后，再進(jìn)入狹窄的粉末輸出通路23，就會造成粉末 輸出量的連續(xù)性變化同粉末輸入量的連續(xù)性變化不吻合，造成熔覆層性能的 連續(xù)性變化同設(shè)計(jì)性能的連續(xù)性變化不吻合。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭。
本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案參見圖2 圖4，主要包括有粉氣分離和 粉末輸送兩部分，其中，粉末輸送部分包括上連接頭9、粉末輸送連接管IO、 下連接頭ll、封帽12、保護(hù)氣輸入筒13、送粉噴嘴壓帽14、送粉噴嘴15、送 粉噴嘴座體16，其中送粉噴嘴15通過上部螺紋同送粉噴嘴壓帽14連接在一 起，將送粉噴嘴15同送粉噴嘴壓帽14安裝在送粉噴嘴座體16內(nèi)，送粉噴嘴壓 帽14的上端與保護(hù)氣輸入筒13連接，保護(hù)氣輸入筒13螺紋連在送粉噴嘴座體 16上部，封帽12螺紋連接在保護(hù)氣輸入筒13上部，下連接頭ll螺紋連接在封 帽12上方，粉噴嘴座體16安裝在支架1上，粉末輸送連接管10連接在上連接頭 9和下連接頭11之間；其特征在于所述的粉氣分離部分包括粉氣分離筒7、 混合頭3、上封頭4、送粉氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)5、外套筒6、下封頭8;其中粉氣 分離筒7在其中軸線上有粉氣輸送管路，粉氣輸送管路為漸縮型管路，即在整 條粉氣輸送管路直徑尺寸中，出口直徑D2最小，入口直徑D1最大，在粉氣分 離筒7的側(cè)壁上設(shè)置有排氣孔24，排氣孔24同粉氣通路連通；通過上封頭4和 下封頭8將外套筒6固定在粉氣分離筒7外側(cè)，在上封頭4上部連接有混合頭3， 用于調(diào)節(jié)從排氣孔排出氣體流量的送粉氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)5螺紋連接在外套筒7 上部，下連接頭9螺紋連接在下封頭8下方，外套筒6連接在支架1上。粉氣分 離部分的部件除混合頭3外，其余部件均為圓柱形結(jié)構(gòu)，在安裝過程中，這些 部件的中軸線重合。
所述的粉氣分離筒7的安裝方向是其軸線方向?yàn)樨Q直方向。 所述的混合頭3中兩路粉末輸入通路中軸線夾角a 1^100° 。 所述的粉氣分離筒7的側(cè)壁上沿圓周方向均勻分布有排氣孔24，排氣孔24 在粉氣通路的軸向方向上呈多排分布，排氣孔24—端同粉氣通路連通，另一 端通過粉氣分離筒7和外套筒6之間的氣體通道與送粉氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)5相連
通；排氣孔24的中軸線同粉氣分離室中軸線的夾角a2《50。。
本實(shí)用新型是一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭，綜合考 慮了粉氣分離以及粉末輸送量連續(xù)變化的特點(diǎn)。在實(shí)現(xiàn)金屬粉末和送粉氣體 分離后，既可以降低金屬粉末的流出速度，也可以保證粉末輸送量的變化符 合粉末輸入量的變化，從而滿足激光梯度熔覆工藝對激光熔覆工作頭粉末輸 出量連續(xù)變化的要求，使得激光熔覆層性能的連續(xù)性變化同熔覆層設(shè)計(jì)性能 的連續(xù)性變化相吻合。
該激光烙覆工作頭結(jié)構(gòu)緊湊合理，既可以應(yīng)用于熔覆層性能梯度變化的 熔覆工藝中，也可以應(yīng)用于熔覆層性能恒定的熔覆工藝中。

圖1目前熔覆工作頭粉氣分離部分剖視圖
圖2本實(shí)用新型適合熔覆層性能梯度變化的熔覆工作頭剖視圖
圖3粉氣分離室剖視圖
圖4圖3 A—A咅lJ視圖
圖中1、支架，2、激光束，3、混合頭，4、上封頭，5、送粉氣輸出調(diào) 節(jié)環(huán)，6、外套筒，7、粉氣分離筒，8、下封頭，9、上連接頭，10、粉末輸 送連接管，11、下連接頭，12、封帽，13、保護(hù)氣輸入筒，14、送粉噴嘴壓 帽，15、送粉噴嘴，16、送粉噴嘴座體，17、連接頭，18、頂蓋，19、粉氣 輸送管，20、放氣調(diào)節(jié)螺釘，21、送粉頭，22、粉氣分離室，23 、粉末輸送 管路，24、排氣孔。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭，由粉氣分 離及粉末輸送兩部分組成，按照圖2 圖3的設(shè)計(jì)加工、組裝，粉末輸送部分 包括上連接頭9、粉末輸送連接管IO、下連接頭ll、封帽12、保護(hù)氣輸入筒13、 送粉噴嘴壓帽14、送粉噴嘴15、送粉噴嘴座體16，其中送粉噴嘴15通過上 部螺紋同送粉噴嘴壓帽14連接在一起，將送粉噴嘴15同送粉噴嘴壓帽14安裝
在送粉噴嘴座體16內(nèi)，保護(hù)氣輸入筒13螺紋連在送粉噴嘴座體16上部，封帽 12螺紋連接在保護(hù)氣輸入筒13上部，下連接頭11螺紋連接在封帽12上方，粉 噴嘴座體16安裝在支架1上，粉末輸送連接管10連接在上連接頭9和下連接頭 ll之間；粉氣分離部分包括粉氣分離筒7、支架l、混合頭3、上封頭4、送粉 氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)5、外套筒6、下封頭8;這些部件除混合頭3外，其余部件均 為圓柱形結(jié)構(gòu)，在安裝過程中，這些部件的中軸線重合；其中粉氣分離筒7 在其中軸線上有粉氣輸送管路，粉氣輸送管路為漸縮型管路，即在整條粉氣 輸送管路直徑尺寸中，出口直徑D2最小，入口直徑D1最大。在粉氣分離筒7的 側(cè)壁上沿圓周方向均勻分布有排氣孔，排氣孔在粉氣通路的軸向方向上呈多 排分布，排氣孔一端同粉氣通路連通，另一端通過粉氣分離筒7和外套筒6之 間的氣體通道與送粉氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)5相連通；排氣孔在粉氣通路的軸向方向 上呈多排分布，每個(gè)排氣孔中軸線同粉氣分離室中軸線夾角a2二45。，排氣 孔在粉氣通路的軸向方向上呈多排分布，通過上封頭4和下封頭8將外套筒6固 定在粉氣分離筒7外側(cè)，混合頭3安裝在上封頭4上部，混合頭3中兩路粉末輸 入通路中軸線夾角a 1=90° 。送粉氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)5螺紋連接在外套筒7上 部，下連接頭9螺紋連接在下封頭8下方，外套筒6安裝在支架1上。
安裝時(shí)，使粉氣分離筒7的軸線方向在豎直方向上，即在其自身的重力方 向上，這樣可以有效避免粉末在粉末輸送管路下部分的存積，提高粉末輸送
合理調(diào)節(jié)粉氣分離部件同粉末輸送部分之間的距離，保證粉末輸送連接 管10的彎曲半徑R〉30mm，從而保證粉末順利平穩(wěn)輸送。
本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)原理合理，運(yùn)行可靠的適合熔覆層性能梯度變化 的激光熔覆工作頭結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1、一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭，包括有粉氣分離和粉末輸送兩部分，其中，粉末輸送部分包括上連接頭(9)、粉末輸送連接管(10)、下連接頭(11)、封帽(12)、保護(hù)氣輸入筒(13)、送粉噴嘴壓帽(14)、送粉噴嘴(15)、送粉噴嘴座體(16)，其中送粉噴嘴(15)通過上部螺紋同送粉噴嘴壓帽(14)連接在一起，將送粉噴嘴(15)同送粉噴嘴壓帽(14)安裝在送粉噴嘴座體(16)內(nèi)，保護(hù)氣輸入筒(13)螺紋連在送粉噴嘴座體(16)上部，封帽(12)螺紋連接在保護(hù)氣輸入筒(13)上部，下連接頭(11)螺紋連接在封帽(12)上方，粉噴嘴座體(16)安裝在支架(1)上，粉末輸送連接管(10)連接在上連接頭(9)和下連接頭(11)之間；其特征在于所述的粉氣分離部分包括粉氣分離筒(7)、混合頭(3)、上封頭(4)、送粉氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)(5)、外套筒(6)、下封頭(8)；其中粉氣分離筒(7)在其中軸線上有粉氣輸送管路，粉氣輸送管路為漸縮型管路，即在整條粉氣輸送管路直徑尺寸中，出口直徑D2最小，入口直徑D1最大，在粉氣分離筒(7)的側(cè)壁上設(shè)置有排氣孔，排氣孔同粉氣通路連通；通過上封頭(4)和下封頭(8)將外套筒(6)固定在粉氣分離筒(7)外側(cè)，在上封頭(4)上部連接有混合頭(3)，用于調(diào)節(jié)排氣孔排氣量的送粉氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)(5)螺紋連接在外套筒(7)上部，下連接頭(9)螺紋連接在下封頭(8)下方，外套筒(6)連接在支架(1)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭， 其特征在于所述的粉氣分離筒(7)的軸線在豎直方向上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭， 其特征在于所述的混合頭(3)中兩路粉末輸入通路中軸線夾角a 1 < 100° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭， 其特征在于在粉氣分離筒(7)的側(cè)壁上沿圓周方向均勻分布有排氣孔(24)， 排氣孔(24)在粉氣通路的軸向方向上呈多排分布，排氣孔(24) —端同粉 氣通路連通，另一端通過粉氣分離筒(7)和外套筒(6)之間的氣體通道與送粉氣輸出量調(diào)節(jié)環(huán)(5)相連通；排氣孔(24)的中軸線同粉氣分離室中軸線的夾角a2《50。。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適合熔覆層性能梯度變化的激光熔覆工作頭，屬于激光熔覆領(lǐng)域。包括粉氣分離筒(7)、送粉噴嘴(15)、混合頭(3)、上封頭(4)、送粉氣輸出調(diào)節(jié)環(huán)(5)、粉末輸送連接管(10)、下連接頭(11)、保護(hù)氣輸入筒(13)、送粉噴嘴壓帽(14)、送粉噴嘴座體(16)；其中粉氣分離筒(7)的粉氣輸送管路為漸縮型管路，排氣孔沿粉氣分離筒中軸線呈徑向分布，排氣孔中軸線同粉氣分離室中軸線夾角α2≤50°。本實(shí)用新型在實(shí)現(xiàn)金屬粉末和送粉氣體分離后，既可降低金屬粉末的流出速度，也可保證粉末輸送量的變化符合粉末輸入量的變化，從而滿足激光梯度熔覆技術(shù)對激光熔覆工作頭粉末輸出量連續(xù)變化的要求。
文檔編號C23C24/10GK201068470SQ20072017003
公開日2008年6月4日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者左鐵釧, 楊武雄, 強(qiáng) 武, 王旭葆, 肖榮詩 申請人:北京工業(yè)大學(xué)