一種激光同軸熔覆送粉頭的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種激光同軸熔覆送粉頭，包括可組配在一起的外筒壁、內筒壁、冷卻水腔、送粉嘴外圈及送粉嘴內圈，送粉嘴外圈和內圈分別由若干片周向對稱分布，各自相互搭接的外活動支板和內活動支板組成，送粉嘴內圈和外圈構成周向封閉的錐形送粉嘴；外活動支板和內活動支板通過鉸鏈分別與外筒壁和內筒壁相連；外活動支板與內活動支板之間設有聯動機構，可使外活動支板能夠帶動內活動支板圍繞鉸鏈做相應轉動；送粉頭還設有能夠調節外活動支板與外筒壁軸線夾角的支板調節裝置。本發明能在不拆卸各種管路的情況下達到改變粉末流的匯聚點和粉末濃度分布的目的。
【專利說明】一種激光同軸熔覆送粉頭

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可以改變粉末匯聚點和濃度分布的激光同軸熔覆送粉頭，屬于激光加工的配套裝置，適用于激光熔覆、成形及材料表面合金化。

【背景技術】
[0002]同步式激光熔覆是采用送粉系統在激光熔覆過程中將合金材料粉末通過載粉氣流直接送入激光作用區，使其與基地材料同時熔化，然后冷卻形成冶金結合。同步送粉熔覆法有利于降低熔覆層稀釋率，實現材料、組織及零件形狀等方面的控制柔性，是目前應用最廣的激光增材制造技術。
[0003]同步式激光熔覆按照加工過程激光束和粉末流的位置關系，又可以分為側向送粉式和同軸送粉方式。側向送粉式裝置結構簡單，但由于粉末流和激光束存在夾角，使得熔覆效果對激光束的移動方向敏感。
[0004]而激光同軸熔覆中所采用的送粉頭，其結構可以確保粉末流的軸線和激光軸線相重合，粉末流相對于激光束有較好的對稱性，從而可以保證加工過質量，實現復雜掃面軌跡下的熔覆。
[0005]激光同軸熔覆時，根據不同的基體、粉末材料和工藝參數，需要調節粉末匯聚點和激光焦點的相對位置及粉末濃度分布。現有的同軸送粉頭往往通過螺紋連接件與含有激光聚焦透鏡的激光頭相連接，通過旋轉送粉頭調節其與透鏡之間的距離，從而改變粉末匯聚點和激光焦點的位置關系。然而在實際工作中，同軸送粉頭上往往分布有粉、氣、水等各種管路，在進行旋轉時需要拆卸各路管線；待調節完成后，重新安裝，十分不便。其次，由于傳統的同軸送粉頭的送粉通道固定，當載粉氣流和送粉量一定時，其粉末的濃度分布確定，不能進行調節，使其在工業應用上受到限制。


【發明內容】

[0006]本發明解決的技術問題是，提供一種可以在不拆卸粉、氣、水等各種管路的條件下，能夠改變粉末匯聚點和濃度分布的激光同軸熔覆送粉頭。
[0007]為了解決上述問題，本發明提供一種激光同軸熔覆送粉頭，至少包括可組配在一起的外筒壁、內筒壁、冷卻水腔、送粉嘴外圈和送粉嘴內圈。送粉嘴外圈和內圈分別由若干片周向對稱分布，各自相互搭接的外活動支板和內活動支板組成，送粉嘴外圈和內圈共同組成周向封閉的錐形送粉嘴；所述外活動支板和內活動支板通過鉸鏈分別與所述外筒壁和內筒壁相連；所述外活動支板與內活動支板之間設有聯動機構，可使所述外活動支板能夠帶動所述內活動支板圍繞鉸鏈做相應轉動；所述送粉頭還設有能夠調節所述外活動支板與所述外筒壁軸線夾角的支板調節裝置。
[0008]進一步，所述聯動機構為上表面光滑的局部突起物，所述局部突起物固定在所述外活動支板的內表面，所述局部突起物的上表面與所述內活動支板可滑動的相接觸，可以沿內活動支板的外表面滑動。
[0009]進一步，所述支板調節裝置為可以沿所述外筒壁上下移動的升降調節桶，其下緣沿與所述外活動支板的外表面可滑動的相接觸。
[0010]進一步，所述外活動支板的數量與所述內活動支板的數量相同，形狀為等腰梯形，與鉸鏈連接一端的邊長大于相對的一端的邊長。
[0011]進一步，所述升降調節桶與所述外筒壁通過螺紋連接。
[0012]本發明的優點是:由于支板調節裝置及內、外活動支板的運動不受粉、氣、水等各種管路的影響，能夠在不拆卸各種管路的情況下，通過支板調節裝置帶動內、外活動支板繞鉸鏈抬起或放下，使得送粉通道的末端往上或者往下運動，從而達到改變粉末流的匯聚點和粉末濃度分布的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的一種激光同軸熔覆送粉頭實施例結構示意圖。
[0014]圖2為圖1的A-A向視圖。
[0015]圖3為升降調節筒上下移動對送粉通道的影響示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0017]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
[0018]本發明提供了如附圖1至2所示的一種激光同軸熔覆送粉頭。
[0019]如圖1所示，本發明提供的激光同軸熔覆送粉頭主體包括可組配在一起的內筒壁
8、外筒壁9、冷卻水腔4、送粉嘴外圈、送粉嘴內圈及支板調節裝置升降調節筒15。激光同軸送粉頭通過柱形連接體3和激光頭連接。激光頭包括聚焦透鏡I及透鏡安裝架2，聚焦透鏡I對通過的激光束進行聚焦。送粉嘴外圈由8片(片數可以為>3的正整數)沿周向對稱分布的外活動支板12組成，送粉嘴內圈由8片(片數可以為> 3的正整數)沿周向對稱分布的內活動支板11組成，外活動支板12和內活動支板11各自相互搭接，送粉嘴外圈和內圈兩者共同組成周向封閉的錐形送粉嘴；外活動支板12和內活動支板11通過鉸鏈分別與外筒壁9和內筒壁8相連，從而可以實現上下轉動；外活動支板12的數量與內活動支板11的數量可以相同，也可以不同，形狀為等腰梯形，與鉸鏈連接一端的邊長大于相對的一端的邊長。外活動支板12與內活動支板11之間設有聯動機構,可使外活動支板12能夠帶動內活動支板11圍繞鉸鏈做相應轉動；聯動機構為上表面光滑的局部突起物13，局部突起物13固定在外活動支板12的內表面，局部突起物13的上表面與內活動支板11可滑動的相接觸，可以沿內活動支板11的外表面滑動，從而當外活動支板12向上或者向下轉動時，內活動支板11跟隨外活動支板12 —起向上或向下轉動。激光同軸熔覆送粉頭還設有能夠調節外活動支板12與外筒壁9軸線夾角的支板調節裝置。支板調節裝置為可以沿外筒壁9上下移動的升降調節桶15，升降調節桶15與外筒壁9通過螺紋連接，升降調節桶15下緣沿與外活動支板12的外表面可滑動的相接觸。內筒壁8上部安裝有保護鏡片5，可以防止受激光加熱的粉末飛起而損壞激光頭。外筒壁9上設有冷卻水腔4，并開設冷卻水入口 6，及冷卻水出口 7，通過冷卻水循環降低保護鏡片5周圍溫度，防止其受熱炸裂。外筒壁9上均勻開設有多個載粉氣流入口 10。
[0020]如圖2所示，8片內活動支板11和8片外活動支板12各自相互搭接，相鄰兩片有一部分重疊，形成封閉多邊形，其和內筒壁8、外筒壁9共同構成粉末輸送通道。
[0021]如圖3所示，升降調節筒15可以沿外筒壁9上下移動，其下緣沿外活動支板12的下表面滑動。當升降調節筒15位置改變時，其帶動外活動支板12和內活動支板11運動，進而調節送粉通道的末端出口(即送粉嘴的內、外圈)的方向。當升降調節筒15向上運動，內活動支板11和外活動支板12繞鉸鏈轉動而抬起,使得送粉通道的末端出口向上移，粉末流的匯聚點較原來有所提升；相反，當升降調節筒15向下運動時，內活動支板11和外活動支板12落下，送粉通道的末端出口向下移動，粉末流匯聚點較之前下降。由于支板調節裝置及內、外活動支板的運動不受粉、氣、水等各種管路的影響，能夠在不拆卸各種管路的情況下，通過支板調節裝置帶動內、外活動支板繞鉸鏈抬起或放下，使得送粉通道的末端往上或者往下運動，從而達到改變粉末流的匯聚點和粉末濃度分布的目的。
[0022]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種激光同軸熔覆送粉頭，至少包括可組配在一起的外筒壁、內筒壁、冷卻水腔、送粉嘴外圈、送粉嘴內圈，其特征在于:所述送粉嘴外圈和內圈分別由若干片周向對稱分布，各自相互搭接的外活動支板和內活動支板組成，送粉嘴外圈和內圈共同組成周向封閉的錐形送粉嘴；所述外活動支板和內活動支板通過鉸鏈分別與所述外筒壁和內筒壁相連；所述外活動支板與內活動支板之間設有聯動機構，可使所述外活動支板能夠帶動所述內活動支板圍繞鉸鏈做相應轉動；所述送粉頭還設有能夠調節所述外活動支板與所述外筒壁軸線夾角的支板調節裝置。
2.如權利要求1所述的一種激光同軸熔覆送粉頭，其特征在于: 所述聯動機構為上表面光滑的局部突起物，所述局部突起物固定在所述外活動支板的內表面，所述局部突起物的上表面與所述內活動支板可滑動的相接觸，可以沿內活動支板的外表面滑動。
3.如權利要求1或2所述的一種激光同軸熔覆送粉頭，其特征在于: 所述支板調節裝置為可以沿所述外筒壁上下移動的升降調節桶，其下緣沿與所述外活動支板的外表面可滑動的相接觸。
4.如權利要求3所述的一種激光同軸熔覆送粉頭，其特征在于: 所述外活動支板的數量與所述內活動支板的數量相同，形狀為等腰梯形，與鉸鏈連接一端的邊長大于相對的一端的邊長。
5.如權利要求4所述的一種激光同軸熔覆送粉頭，其特征在于: 所述升降調節桶與所述外筒壁通過螺紋連接。
【文檔編號】C23C24/10GK104178763SQ201310196865
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月24日 優先權日:2013年5月24日
【發明者】虞鋼, 葛志福, 鄭彩云, 李少霞, 何秀麗, 寧偉健 申請人:中國科學院力學研究所