孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴的製作方法
2023-06-26 04:07:56
專利名稱：孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴的製作方法
技術領域：
本發明屬於雷射加工設備器材技術領域，更明確地說是一種孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴的結構設計。
背景技術：
在對孔類零件的表面進行雷射熔覆及合金化時，需將合金粉末送到雷射熔池內。目前雷射熔覆採用的送粉方法有粉末塗層法、側向送粉法及同軸送粉法。粉末塗層法是將混有粘結劑的合金粉末預先塗在工件表面，再用雷射將其熔化。由於粘結劑在粉末塗層熔化時燃燒、揮發，會產生氣孔等缺陷，故實際上很少使用。側向送粉法易導致各向異性，粉末利用率較低；而且由於孔類零件空間尺寸的限制，很難在孔類零件的雷射熔覆中實際應用。同軸送粉法效果好，合金粉末利用率高。但它大都用於平面或軸類零件的雷射熔覆，其特點是外形尺寸較大，雷射束方向垂直向下(孔類零件雷射熔復時，光束方向為水平方向)。00100041。1號中國專利申請就公開了這樣一種同軸送粉噴嘴。
根據目前國內外報導，同軸送粉法的送粉嘴基本都採用間接冷卻的方法冷卻；而且冷卻水是從送粉嘴的一側進入，從另一側流出，冷卻水易產生短路，並存在死角，很難實現完全的循環冷卻。因此，冷卻效果並不理想。特別是孔類零件雷射熔覆時，受孔的尺寸的限制，送粉嘴尺寸要小；同時，送粉嘴在孔內工作，溫度很高，散熱條件差，又需要長時間穩定工作，因而必須採取特別措施，保持良好的冷卻效果。
本發明的目的，就在於克服上述缺點和不足，提供一種適用於孔類零件加工的，尺寸小而散熱條件又較好的，可實現完全的循環冷卻，不存在冷卻水死角，可保持良好的冷卻效果的孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴。
發明內容
為了達到上述目的，本發明由雷射通道、固定在雷射通道上的U形卡子和外環及錐環、固定在錐環上的錐套以及安裝在上述結構件上的內冷卻水通道、送粉通道和外冷卻水通道所構成.雷射通道由導光筒、固定在導光筒下部的冷卻套、固定在冷卻套上的反射鏡以及固定在導光筒一側的內錐體組成。雷射束從導光筒的上方進入，經反射鏡反射，呈水平方向從內錐體中心通過，照射在孔壁上，將合金粉末及部分孔壁熔化，形成雷射熔池。本發明由U形卡子固定在導光筒上，裝卸十分方便。
內冷卻水通道由安裝在外環上的進水管、進水道和出水管、出水道以及位於外環和內錐體之間的內環狀水道及位於進水道和出水道之間的內環狀水道的隔板所組成。內冷卻水自進水管、進水道進入內環狀水道。由於隔板的作用，只能沿順時針方向在內環狀水道中流動一圈後，經出水道、出水管流出，從而形成完全的循環冷卻，保證了對內錐體的良好的冷卻效果。
送粉通道由安裝在錐環上的送粉管、位於外環和錐環之間的環形混合腔以及位於內錐體和錐環之間的錐形環槽所組成.送粉管有2～8支且沿徑向均布。合金粉末是由惰性氣體經送粉管送入環形混合腔中。由於環形混合腔尺寸很小，而且有2～8支送粉管沿徑向均布，合金粉末在環形混合腔中很容易均勻分布。然後在惰性氣體(如氮氣)的驅動下，經內錐體與錐環形成的錐形環槽噴出，會聚在雷射熔池中，實現了同軸送粉。惰性氣體除了輸送合金粉末的作用外，同時起著保護氣氛防止氧化的作用。
外冷卻水通道由安裝在錐套上的進水管和出水管、位於錐環和錐套之間的外環狀水道以及位於進水管和出水管之間的外環狀水道的隔板所組成。外冷卻水自進水管進入外環狀水道。由於隔板的作用，只能沿順時針方向在外環狀水道中流動一圈後，經出水管流出，從而形成完全的循環冷卻，保證了對錐環和錐套的良好的冷卻效果。
內錐體、錐環和錐套的端部共同構成一球面結構。這種結構可將工件反射出的雷射和合金粉末反射回雷射熔池中，提高了雷射能量和合金粉末的利用率。
本發明的任務就是這樣完成的。
本發明的特點和效果如下體積小，結構緊湊，可直接裝在導光頭上，便於進入孔內進行雷射熔覆或合金化。尤其適用於孔類零件。
由於直接裝在導光頭上，可用導光頭的調節裝置方便地調節合金粉末的會聚點與雷射熔池的交點。
內外冷卻水實現了完全的循環流動，消除了死角，克服了冷卻不均的弊病，保證了良好的冷卻效果。
靠近雷射束及雷射熔池的內錐體、錐套、錐環等部件都被直接冷卻，冷卻效果優異。
採用多支送粉管多路徑送粉，以惰性氣體(如氮氣)驅動，不但送粉均勻，而且有惰性氣體保護，可防止氧化。
雷射能量和合金粉末的利用率高。
本發明可廣泛應用於各種孔類零件內壁的雷射熔覆及合金化加工中。
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為圖1的C-C剖面圖。
圖3為圖1的A-A剖面圖。
圖1所示，本發明由雷射通道、U形卡子1、外環15、錐環14、錐套13以及內外冷卻水通道、送粉通道構成。雷射通道由導光筒2、冷卻套16、反射鏡3及內錐體9組成。送粉通道由送粉管5、環形混合腔7及錐形環槽8組成。送粉管5有2～8支，且沿徑向均布。內錐體9、錐環14和錐套13的端部共同構成一球面結構。雷射束10的方向經雷射通道由豎直改變為水平。
圖1和圖2所示，外冷卻水通道由進水管20、出水管21、外環狀水道12及其隔板22組成。形成了完全的循環冷卻。
圖1和圖3所示，內冷卻水通道由進水管4、進水道6、出水管17、出水道18、內環狀水道11及其隔板19組成。形成了完全的循環冷卻。
具體實施例方式
本發明的具體實施例如下實施例1。一種孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴。它由雷射通道、U形卡子、外環、錐環、錐套以及內外冷卻水通道、送粉通道構成。雷射通道由導光筒、冷卻套、反射鏡及內錐體組成。內冷卻水通道由進水管、進水道、出水管、出水道、內環狀水道及其隔板組成。送粉通道由送粉管、環形混合腔及錐形環槽組成。送粉管有4支且沿徑向均布。外冷卻水通道由進水管、出水管、外環狀水道及其隔板組成。內錐體、錐環和錐套的端部共同構成一球面結構。
實施例2。一種孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴。它由雷射通道、U形卡子、外環、錐環、錐套以及內外冷卻水通道、送粉通道構成。雷射通道由導光筒、冷卻套、反射鏡及內錐體組成。內冷卻水通道由進水管、進水道、出水管、出水道、內環狀水道及其隔板組成。送粉通道由送粉管、環形混合腔及錐形環槽組成。送粉管有2支且沿徑向均布。外冷卻水通道由進水管、出水管、外環狀水道及其隔板組成。內錐體、錐環和錐套的端部共同構成一球面結構。
實施例3。一種孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴。它由雷射通道、U形卡子、外環、錐環、錐套以及內外冷卻水通道、送粉通道構成。雷射通道由導光筒、冷卻套、反射鏡及內錐體組成。內冷卻水通道由進水管、進水道、出水管、出水道、內環狀水道及其隔板組成。送粉通道由送粉管、環形混合腔及錐形環槽組成。送粉管有8支且沿徑向均布。外冷卻水通道由進水管、出水管、外環狀水道及其隔板組成。內錐體、錐環和錐套的端部共同構成一球面結構。
實施例1～實施例3尤其適用於孔類零件加工。其尺寸小而散熱條件又好，可實現完全的循環冷卻，不存在冷卻水死角，冷卻效果良好。不但送粉均勻，而且有惰性氣體保護，可防止氧化。雷射能量和合金粉末的利用率高。它們可廣泛應用於各種孔類零件內壁的雷射熔覆及合金化加工中。
權利要求
1.一種孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴，它由雷射通道、固定在雷射通道上的U形卡子和外環及錐環、固定在錐環上的錐套以及安裝在上述結構件上的內冷卻水通道、送粉通道和外冷卻水通道所構成，其特徵在於所說的雷射通道由導光筒、固定在導光筒下部的冷卻套、固定在冷卻套上的反射鏡以及固定在導光筒一側的內錐體組成。
2.按照權利要求1所述的孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴，其特徵在於所說的內冷卻水通道由安裝在外環上的進水管、進水道和出水管、出水道以及位於外環和內錐體之間的內環狀水道及位於進水道和出水道之間的內環狀水道的隔板所組成。
3.按照權利要求1或2所述的孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴，其特徵在於所說的送粉通道由安裝在錐環上的送粉管、位於外環和錐環之間的環形混合腔以及位於內錐體和錐環之間的錐形環槽所組成，送粉管有2～8支且沿徑向均布。
4.按照權利要求1～3中每一個權利要求所述的孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴，其特徵在於所說的外冷卻水通道由安裝在錐套上的進水管和出水管、位於錐環和錐套之間的外環狀水道以及位於進水管和出水管之間的外環狀水道的隔板所組成。
5.按照權利要求1～4中每一個權利要求所述的孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴，其特徵在於所說的內錐體、錐環和錐套的端部共同構成一球面結構。
全文摘要
一種孔類零件內壁雷射熔覆及合金化用同軸送粉嘴,屬於雷射加工設備技術領域。它由雷射通道、U形卡子、外環、錐環、錐套以及內外冷卻水通道、送粉通道構成。雷射通道由導光筒、冷卻套、反射鏡及內錐體組成。內冷卻水通道由進水管、進水道、出水管、出水道、內環狀水道及其隔板組成。送粉通道由送粉管、環形混合腔及錐形環槽組成。送粉管有2～8支且沿徑向均布。外冷卻水通道由進水管、出水管、外環狀水道及其隔板組成。內錐體、錐環和錐套的端部共同構成一球面結構。它適用於孔類零件加工,尺寸小而散熱條件又較好,可實現完全的循環冷卻,不存在冷卻水死角,冷卻效果良好。它可廣泛應用於各種孔類零件內壁的雷射熔覆及合金化加工中。
文檔編號C23C4/00GK1371779SQ0211024
公開日2002年10月2日 申請日期2002年4月1日 優先權日2002年4月1日
發明者李魯伯 申請人:李魯伯