用於雷射熔覆的內冷噴頭的製作方法
2023-05-04 00:23:56 1
專利名稱：用於雷射熔覆的內冷噴頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於雷射熔覆的內冷噴頭，屬於雷射熔覆領域。
背景技術：
雷射熔覆即高能雷射表面熔覆，其物理過程為，在高能雷射光束的照射下，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，待雷射光束經過以後，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。雷射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。同軸送粉方法興起於本世紀初，近年來獲得了較大發展，逐步取代了原有的送粉法。如附圖I所示，該方法將雷射束出口與粉末 噴射口一體化設計，在同一個兀器件(雷射/粉末噴頭)內，使雷射束6與添加粉末同時、同軸向噴射。該方法效率高，熔覆均勻，雷射系統與送粉系統協調性強，能夠適應各種複雜表面。然而由於雷射溫度很高，在雷射熔覆過程中，如果噴頭溫度過高，會造成粉末提前液化，附著在噴頭底端，將堵塞噴嘴，損壞噴頭而發生危險，甚至有發生爆炸的可能。因此，在噴粉同軸化的基礎上，及冷卻等功能一體化的同軸噴頭成為新的發展方向。
發明內容為了解決上述問題，本實用新型的目的在於提供一種用於雷射熔覆的及冷卻功能一體化的同軸噴頭。為了達到以上目的，本實用新型採用的技術方案是一種用於雷射熔覆的內冷噴頭，它具有開設在該噴頭的中央的雷射通道、開設在雷射通道周圍的粉末通道、開設在噴頭上的通入高壓空氣或液體的環形冷卻通道，該環形冷卻通道的中心軸與雷射通道的中心軸
相重合。進一步地，環形冷卻通道設置在噴頭的下部。更進一步地，環形冷卻通道有多個。進一步地，該用於雷射熔覆的內冷噴頭還具有開設在粉末通道外圍的保護氣體通道，保護氣體通道有多個，且繞雷射通道的中心軸均勻分布。更進一步地，粉末通道有多個，且繞雷射通道的中心軸均勻分布。本發明所提供的另一技術方案為一種用於雷射熔覆的內冷噴頭，它具有開設在該噴頭的中央的雷射通道、開設在雷射通道周圍的粉末通道、開設在噴頭上的通入高壓空氣或液體的螺旋形冷卻通道，該螺旋形冷卻通道的中心軸與雷射通道的中心軸相重合。進一步地，螺旋形冷卻通道的經過噴頭的下部。 進一步地，該用於雷射熔覆的內冷噴頭還具有開設在粉末通道外圍的保護氣體通道，保護氣體通道有多個，且繞雷射通道的中心軸均勻分布。更進一步地，粉末通道有多個，且繞雷射通道的中心軸均勻分布。由於採用了上述技術方案，本實用新型用於雷射熔覆的內冷噴頭，將同軸噴粉、同軸保護氣體、同軸冷卻三項同軸方案設計在一個雷射噴頭中，不僅熔覆效果好、效率高，而且更加安全可靠。
附圖I為現有技術中的噴頭的剖面結構示意圖；附圖2為實施例一中的用於雷射熔覆的內冷噴頭的剖面結構示意圖；附圖3為實施例一中的用於雷射熔覆的內冷噴頭的A-A剖面結構示意圖；附圖4為實施例二中的用於雷射熔覆的內冷噴頭的剖面結構示意圖；附圖5為實施例三中的用於雷射熔覆的內冷噴頭的剖面結構示意圖。圖中標號為·I、噴頭；2、雷射通道；3、粉末通道；4、保護氣體通道；5、環形冷卻通道；6、雷射束；
7、被加工件基材；8、被加工件熔覆層；9、保護鏡片、10 ;聚焦鏡片。
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徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護範圍做出更為清楚明確的界定。實施例一從附圖2和附圖3所示的結構示意圖可以看出，本實用新型提供了用於雷射熔覆的內冷噴頭，它具有開設在該噴頭I的中央的雷射通道2、開設在雷射通道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、開設在噴頭I上的通入高壓空氣或液體的環形冷卻通道5。雷射束6射入雷射通道2並通過聚焦鏡片10、保護鏡片9。在本實施例中，粉末通道3有多個，且繞雷射通道2的中心軸均勻分布，各個粉末通道3的在其長度方向上的延長線與雷射通道2的中心軸在噴頭I的下方交匯於一點。粉末通道3也可以為以雷射通道2的中心軸為軸線開設一整體的通道，該通道呈倒立的圓錐形，其橫截面為環形，該圓錐形的頂點在噴頭的下方。附圖2中虛線所示區域為粉末從粉末通道3中噴射出的狀態。同樣的，本實施例中的保護氣體通道4也有多個，且繞雷射通道2的中心軸均勻分布，各個保護氣體通道4的在其長度方向上的延長線與雷射通道2的中心軸在噴頭I的下方交匯於一點。保護氣體通道4也可以為以雷射通道2的中心軸為軸線開設一整體的通道，該通道呈倒立的圓錐形，其橫截面為環形，該圓錐形的頂點在噴頭的下方。噴頭I的下部是整個噴頭溫度最高的地方，因此環形冷卻通道5設置在噴頭I的下部，本實施例中設置在保護氣體通道4的外圍。環形冷卻通道5的中心軸與雷射通道2的中心軸相重合，以保證噴頭在同一水平面上能夠溫度均勻。實施例二如附圖4所示，本實施例中的用於雷射熔覆的內冷噴頭與實施例一的區別僅在於，環形冷卻通道5有多個。各個環形冷卻通道5的大小粗細可以根據設置位置的不同和冷卻效果的需要而設定。實施例三[0030]如附圖5所示，本實施例中的用於雷射熔覆的內冷噴頭與實施例一的區別僅在於，將環形冷卻通道5替換為螺旋形冷卻通道，該螺旋形冷卻通道的中心軸與雷射通道2的中心軸相重合。由於噴頭I的下部是整個噴頭溫度最高的地方，螺旋形冷卻通道的經過噴頭I的下部。螺旋形冷卻通道的位置和走向可根據實際需要來設定，需要注意的是，螺旋形冷卻通道不可與粉末通道3和保護氣體通道4相連通。本實施例中的螺旋形冷卻通道的起始端位於粉末通道3上方，經過粉末通道3與保護氣體通道4之間，結束端在保護氣體通道4的外圍，並位於噴頭I的底部。螺旋形冷卻通道的旋轉半徑、旋轉角位移和通道截面尺寸都肯根據噴頭的實際尺寸、粉末通道和保護氣體通道 的具體位置而定。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。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範圍之內。
權利要求1.一種用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於它具有開設在該噴頭(I)的中央的雷射通道(2 )、開設在所述雷射通道(2 )周圍的粉末通道(3 )、開設在所述噴頭(I)上的通入高壓空氣或液體的環形冷卻通道(5)，該環形冷卻通道(5)的中心軸與所述雷射通道(2)的中心軸相重合。
2.根據權利要求I所述的用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於所述的環形冷卻通道(5)設置在噴頭的下部。
3.根據權利要求I所述的用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於所述的環形冷卻通道(5)有多個。
4.根據權利要求I所述的用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於它還具有開設在所述粉末通道(3)外圍的保護氣體通道(4)，所述的保護氣體通道(4)有多個，且繞所述雷射通道(2)的中心軸均勻分布。
5.根據權利要求4所述的用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於所述的粉末通道(3)有多個，且繞所述雷射通道(2)的中心軸均勻分布。
6.一種用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於它具有開設在該噴頭(I)的中央的雷射通道(2 )、開設在所述雷射通道(2 )周圍的粉末通道(3 )、開設在所述噴頭(I)上的通入高壓空氣或液體的螺旋形冷卻通道，該螺旋形冷卻通道的中心軸與所述雷射通道(2)的中心軸相重合。
7.根據權利要求I所述的用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於所述的螺旋形冷卻通道的經過噴頭(I)的下部。
8.根據權利要求I所述的用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於它還具有開設在所述粉末通道(3)外圍的保護氣體通道(4)，所述的保護氣體通道(4)有多個，且繞所述雷射通道(2)的中心軸均勻分布。
9.根據權利要求I所述的用於雷射熔覆的內冷噴頭，其特徵在於所述的粉末通道(3)有多個，且繞所述雷射通道(2)的中心軸均勻分布。
專利摘要本實用新型公開了一種用於雷射熔覆的內冷噴頭，它具有開設在該噴頭的中央的雷射通道、開設在雷射通道周圍的粉末通道、開設在噴頭上的通入高壓空氣或液體的環形冷卻通道，該環形冷卻通道的中心軸與雷射通道的中心軸相重合。本實用新型所提供的另一技術方案為一種用於雷射熔覆的內冷噴頭，它具有開設在該噴頭的中央的雷射通道、開設在雷射通道周圍的粉末通道、開設在噴頭上的通入高壓空氣或液體的螺旋形冷卻通道，該螺旋形冷卻通道的中心軸與雷射通道的中心軸相重合。將同軸噴粉、同軸保護氣體、同軸冷卻三項同軸方案設計在一個雷射噴頭中，不僅熔覆效果好、效率高，而且更加安全可靠。
文檔編號C23C24/10GK202786431SQ20122040846
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者柳岸敏, 張翀昊, 黃佳欣, 黃和芳, 張祖洪 申請人:張家港市和昊雷射科技有限公司