專利名稱：用于激光熔覆的同軸噴頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于激光熔覆的同軸噴頭，屬于激光熔覆領域。
背景技術：
激光熔覆即高能激光表面熔覆，其物 理過程為，在高能激光光束的照射下，基材表面被迅速融化，液態的金屬形成一個小規模的熔池，在這個熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態金屬層，待激光光束經過以后，熔池的溫度降低，液態金屬迅速冷卻，在金屬表面形成一層新的固態熔覆層。激光熔覆可極大的改變該關鍵部位的金屬性能，如硬度、耐磨性、耐熱性、抗腐蝕性等。當今工業界在激光熔覆應用上的主要送粉技術為旁軸噴粉，但由于旁軸噴粉屬于分體式噴頭，需要兩個噴頭同時協作，非常不利于復雜表面的加工，因此同軸化噴粉成為新的發展方向。近年來，在同軸化噴粉的基礎上，保護氣體也被加入同軸化設計，產生了粉末噴射、保護氣體一體化同軸的技術。如附圖I顯示了一種噴粉、保護氣體一體化同軸的噴頭。然而在國際上，由于一體化同軸噴頭的設計尚未完善，因此該技術還有很長的一段發展期。如附圖I中的一體化同軸噴頭，它具有開設在該噴頭的中央的激光通道2、開設在激光通道2周圍的粉末通道3、開設在粉末通道3外圍的保護氣體通道4，激光通道2、粉末通道3和保護氣體通道4均相對獨立，互不連通。噴頭連接在激光源下方，激光源的底部設置有保護鏡片9以防止粉末進入激光源，激光束6通過激光通道2進入噴頭并射出，粉末和保護氣體分別從粉末通道3和保護氣體通道4中噴射出，由于保護氣體通道4設置在粉末通道3的外圍，保護氣體噴出時會將噴出的粉末部分吹入激光通道2，造成危險。當粉末附著在保護鏡片9上時，保護鏡片9受到污染，透光性極大減弱，激光束6無法通過保護鏡片9，從而將保護鏡片9燒穿。通過保護鏡片被燒穿的空洞，粉末甚至有可能進一步逆向進入激光頭，損壞整個激光發射系統。
發明內容為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種用于激光熔覆的及冷卻功能一體化的同軸噴頭。為了達到以上目的，本實用新型采用的技術方案是一種用于激光熔覆的同軸噴頭，它具有開設在該噴頭的中央的上下貫穿噴頭的中央通道、開設在中央通道周圍的多個粉末通道，中央通道包括位于第一腔和位于第一腔下方并與第一腔相連通的第二腔，第二腔呈漏斗形，噴頭上開設有一端與保護氣體添加裝置相連接另一端與中央通道相連通的保護氣體入口。進一步地，多個保護氣體入口位于保護鏡片的下方。更進一步地，多個保護氣體入口繞第一腔的中心軸均勻分布。優選地，保護氣體入口與中央通道相連接處在豎直方向上距離噴頭底端大于等于5cm。進一步地，第一腔與第二腔的軸心線相重合。更進一步地，第一腔的為圓柱形或漏斗形，且第一腔的底端口徑小于等于第二腔的頂端口徑。優選地，多個粉末通道位于中央通道的壁與噴頭的外壁之間，且繞第一腔的中心軸均勻分布，各粉末通道從上至下自噴頭的外壁向中央通道的外壁傾斜設置，且各粉末通道的傾斜角度相同。本實用新型用于激光熔覆的同軸噴頭，激光通過保護鏡片進入噴頭的中央通道，高壓保護氣體通過保護氣體入口進入中央通道，并在中央通道內形成自上而下的流動風從中央通道噴射出，并與從粉末通道噴射出的粉末混合，到達待熔覆的加工件基材表面。由于采用了上述技術方案，有效的防止了粉末被沖入中央通道而造成的危險性，同時形成均勻對稱的粉末流場。

附圖I為現有技術中的噴頭的剖面結構示意圖；附圖2為本實用新型用于激光熔覆的同軸噴頭的剖面結構示意圖。圖中標號為I、噴頭；2、激光通道；3、粉末通道；4、保護氣體通道；5、保護氣體入口 ；6、激光束；
7、加工件基材；8、熔覆層；9、保護鏡片；10、第一腔；11、第二腔；12、聚焦鏡片；13、激光頭。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。從附圖2的結構示意圖可以看出，本實用新型提供了用于激光熔覆的同軸噴頭，它具有開設在該噴頭I的中央的上下貫穿噴頭I的中央通道、開設在中央通道周圍的多個粉末通道3，中央通道包括位于第一腔10和位于第一腔10下方并與第一腔10相連通的第二腔11，第二腔11呈漏斗形，噴頭I上開設有一端與保護氣體添加裝置相連接另一端與第一腔10相連通的保護氣體入口 5。多個粉末通道3位于中央通道的外壁與噴頭I的外壁之間，且繞第一腔10的中心軸均勻分布，各粉末通道3從上至下自噴頭I的外壁向中央通道的外壁傾斜設置，且各粉末通道3的傾斜角度相同。粉末通道3的數量優選為3或4個。粉末通道3的一端與粉末添加裝置相連接，另一端貫穿噴頭I的底面。中央通道的第一腔10與第二腔11的軸心線相重合，第一腔10的為圓柱形或漏斗形，且第一腔10的底端口徑小于等于第二腔11的頂端口徑。第二腔11呈漏斗形，一方面防止粉末從第二腔11底端口進入中央通道，另一方面縮小保護氣體噴出時的噴射范圍。保護氣體入口 5的數量優選為3或4個，保護氣體入口 5位于保護鏡片9的下方，以防止粉末污染保護鏡片9。多個保護氣體入口 5繞第一腔10的中心軸均勻分布，以使保護氣體在中央通道內形成風向穩定的流動風。[0023]保護氣體入口 5與中央通道相連接處在豎直方向上距離噴頭I底端大于等于5cm，以保證保護氣體從中央通道噴出前在其內形成風向穩定的流動風，進而確保粉末不被沖進中央通道，同時也可保證保護氣體從中央通道噴射出后與粉末充分混合。本實施例中的保護氣體入口 5與中央通道的第一腔10相連通，如能保證上述的5cm的距離，保護氣體入口5也可開設在于第二腔11相連通。激光頭13發出激光束6，激光束6經過聚焦鏡片12和保護鏡片9進入中央通道的第一腔10，高壓保護氣體從保護氣體入口 5中央通道，并在中央通道內形成自上而下的流動風從中央通道噴射出，并與從粉末通道3噴射出的粉末混合，到達待熔覆的加工件基材表面。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種用于激光熔覆的同軸噴頭，其特征在于它具有開設在該噴頭(I)中央的上下貫穿噴頭(I)的中央通道、開設在中央通道周圍的多個粉末通道(3)，所述的中央通道包括位于第一腔(10)和位于所述第一腔(10)下方并與第一腔(10)相連通的第二腔(11 )，所述的第二腔(11)呈漏斗形，所述噴頭(I)上開設有一端與保護氣體添加裝置相連接另一端與所述中央通道相連通的保護氣體入口(5)。
2.根據權利要求I所述的用于激光熔覆的同軸噴頭，其特征在于所述的多個保護氣體入口(5)位于保護鏡片(9)的下方。
3.根據權利要求I所述的用于激光熔覆的同軸噴頭，其特征在于所述的多個保護氣體入口(5)繞所述第一腔(10)的中心軸均勻分布。
4.根據權利要求I所述的用于激光熔覆的同軸噴頭，其特征在于所述的保護氣體入口(5)與中央通道相連接處在豎直方向上距離噴頭(I)底端大于等于5cm。
5.根據權利要求I所述的用于激光熔覆的同軸噴頭，其特征在于所述的第一腔(10)與第二腔(11)的軸心線相重合。
6.根據權利要求I所述的用于激光熔覆的同軸噴頭，其特征在于所述的第一腔(10)的為圓柱形或漏斗形，且第一腔(10)的底端口徑小于等于第二腔(11)的頂端口徑。
7.根據權利要求I所述的用于激光熔覆的同軸噴頭，其特征在于所述的多個粉末通道(3 )位于中央通道的壁與噴頭(I)的外壁之間，且繞所述第一腔(10 )的中心軸均勻分布，各粉末通道(3 )從上至下自噴頭(I)的外壁向中央通道的外壁傾斜設置，且各粉末通道(3 )的傾斜角度相同。
專利摘要本實用新型公開了一種用于激光熔覆的同軸噴頭，它具有開設在該噴頭的中央的上下貫穿噴頭的中央通道、開設在中央通道周圍的多個粉末通道，中央通道包括位于第一腔和位于第一腔下方并與第一腔相連通的第二腔，第二腔呈漏斗形，噴頭上開設有一端與保護氣體添加裝置相連接另一端與中央通道相連通的保護氣體入口。激光通過保護鏡片進入噴頭的中央通道，高壓保護氣體通過保護氣體入口進入中央通道，并在中央通道內形成自上而下的流動風從中央通道噴射出，并與從粉末通道噴射出的粉末混合，到達待熔覆的加工件基材表面。由于采用了上述技術方案，有效的防止了粉末被沖入中央通道而造成的危險性，同時形成均勻對稱的粉末流場。
文檔編號C23C24/10GK202786430SQ20122040825
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者張翀昊, 柳岸敏, 黃佳欣, 黃和芳, 張祖洪 申請人:張家港市和昊激光科技有限公司