CN201128758Y - 激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种激光熔覆用送粉轴线可调的送粉装置。上筒体(8)与调节装置用螺纹连接；上筒体(8)、下筒体(9)及内锥筒(22)螺纹连接构成同轴光路通道(23)；内锥筒(22)和外锥筒(20)用螺钉(11)连接构成粉末通道(21)，内锥筒(22)凸台上均匀开有四个倾斜的进粉口(10)；外锥筒(20)和套筒(13)焊接构成冷却水腔体(18)，套筒上(13)开有冷却水进水口(19)和出水口(12)；外锥筒喷头(17)和保护气体导向头(15)都用螺纹连接在外锥筒(20)上构成保护气体通道(16)，外锥筒(20)圆盘下部开有环形槽，环形槽的侧表面开有保护气体入口(14)。本实用新型适用于金属和非金属激光熔覆、破损零件修复、表面合金化、零件激光快速成型等领域。
Description
技术领域
本实用新型一种激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头，属于激光加工设备的配套装置，可用于金属和非金属激光熔覆、表面合金化、破损零件修复及零件激光快速成型的粉末输送。
背景技术
随着激光加工技术的发展，激光表面改性(激光相变硬化、激光熔覆、激光合金化、激光表面毛化)、激光快速成型、激光修复、激光焊接等技术已经逐渐得到广泛认可和应用。这些激光加工方法都普遍采用气体送粉方式送粉，而目前常用的送粉头有以下不足：激光束轴线和粉束轴线的同轴性无法进行微调，使粉末不能准确的送入激光熔池，从而降低了粉末的利用率，并对工艺过程产生不利影响；现有同轴送粉头多采用水平方向将粉末送入送粉头，容易在入口处产生积粉，造成送粉不均匀；现有同轴送粉头的各连接部位通过螺纹连接，由于同轴送粉头上有粉、气、水等许多管路，旋转装卸时必须先拔掉所有管线，使用不方便。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头，该实用新型适用于激光熔覆、破损零件修复、表面合金化及金属零件激光快速成型等需要输送金属粉末的激光加工。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头，由保护筒、调节装置和含有同轴光路通道、粉末通道、保护气体通道与冷却水腔体的上筒体、下筒体、内锥筒、外锥筒、套筒、外锥筒喷头及保护气体导向头组成。所述上筒体和调节装置用螺纹连接；上筒体、下筒体及内锥筒螺纹连接构成了同轴光路通道；内锥筒和外锥筒用螺钉连接构成粉末通道；外锥筒和套筒焊接构成冷却水腔体；外锥筒喷头和保护气体导向头都用螺纹连接在外锥筒上构成保护气体通道；内锥筒凸台上均匀开有四个倾斜孔作为粉路通道的进粉口；套筒上开有两个孔作为冷却水进水口和出水口；外锥筒圆盘下部开有环形槽，环形槽的侧表面开有保护气体入口。
所说调节装置由上筒体连接法兰、调整帽组成；上筒体连接法兰在保护筒连接法兰与调整帽螺纹连接形成空腔中；保护筒连接法兰上有均匀分布的四个螺钉；调整帽上面和侧面上各有均匀分布的四个垂直调节螺钉和水平调节螺钉。
所说外锥筒外部上呈倒圆台形，下呈圆盘形；外锥筒内表面上部的锥度为α＝50°～90°，下部的锥角为β＝25°～50°；外锥筒下部圆盘开有环形槽，环形槽与外锥筒喷头和保护气体导向头螺纹连接；外锥筒与套筒焊接形成的空腔用于通冷却水，空腔靠近激光反射较强的下部，可以同时冷却外锥体喷头和保护气体导向头。
所说内锥筒上部为带凸台的圆筒呈法兰形，下部为锥筒；内锥筒上部凸台开有四个均匀分布的进粉口；其下端在外锥筒喷头和保护气体导向头之上，有利于粉末向激光熔池集中，并可避免被反射的激光烧毁。
所说上筒体可更换，对于不同焦距的聚焦镜只需更换相应长度的上筒体。
所说外锥筒喷头和保护气体导向头与外锥筒是可拆分的，在烧损后可以更换，避免锥筒的整体更换
本实用新型的有益效果是：本实用新型的调节粉束轴线位置的调节装置，可以使粉束轴线与激光束轴线重合，使粉末准确的送入激光熔池，提高了粉末的有效利用率，保证了工艺过程的稳定性；同轴送粉头的上筒体可以更换，对于不同焦距的聚焦镜只需更换相应的上筒体。同轴送粉头的外锥筒喷头及保护气体导向头在烧损后也可以更换，避免锥筒的整体更换；冷却水腔体靠近激光反射较强的下部，可以同时冷却外锥体喷头和保护气体导向头，确保同轴送粉头关键部件的有效冷却，使其能够长时间的稳定工作。
附图说明
图1是激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头的结构剖面图。
在图1中，1.保护筒，2.防护筒连接法兰，3.调整帽，4.水平调节螺钉，5.垂直调节螺钉，6.上筒体连接法兰，7.螺钉，8.上筒体，9.下筒体，10.倾斜孔，11.螺钉，12.出水口，13.套筒，14.保护气体入口，15.保护气体导向头，16.保护气体通道，17.外锥筒喷头，18.冷却水腔体，19.进水口，20.外锥筒，21.粉末通道，22.内锥筒，23.光路通道。
具体实施方式
图1是本发明公开的一个实施例。激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头由保护筒、调节装置、同轴送粉头三部分组成。
调节装置由防护筒连接法兰2、四个压紧上筒体连接法兰的螺钉7、调整帽3、四个垂直调节螺钉5、四个水平调节螺钉4、上筒体连接法兰6所组成。防护筒1与防护筒连接法兰2通过螺纹连接，调整帽3与防护筒连接法兰2通过螺纹连接，上筒体连接法兰6与上筒体8通过螺纹连接。在使用时，调节四个水平调节螺钉4，可使上筒体连接法兰8在水平方向移动位置；调节四个垂直调节螺钉5，可使上筒体连接法兰6与上筒体8一起改变角度；最终实现粉束轴线与激光束轴线同轴。
同轴送粉头由上筒体8、下筒体9、套筒13、保护气体导向头15、外锥筒喷头17、外锥筒20、内锥筒22组成。上筒体8、下筒体9及内锥筒22共同构成了光路通道23。内锥筒22和外锥筒20构成粉末通道21。外锥筒20和套筒13构成冷却水腔体18。外锥筒喷头17及保护气体导向头15构成保护气体通道16。内锥筒22凸台上均匀开有四个倾斜孔10作为粉路通道21的进粉口；套筒15上开有冷却水进水口19和出水口12；外锥筒20上开有环形槽作为保护气体的腔体，并开有与环形槽相通的保护气体入口14。上筒体8与上筒连接法兰6通过螺纹连接，下筒体9与上筒体8通过螺纹连接，内锥筒22与下筒体9通过螺纹连接，外锥筒20与内锥筒22通过螺钉11连接，套筒13与外锥筒20焊接形成冷却水腔，外锥筒喷头17及保护气导向头15均与外锥筒20通过螺纹连接。光路通道23、粉末通道21、保护气体通道16在一个轴线上。
调节粉束轴线位置的调节装置，可以通过调节四个水平调节螺钉4，使上筒体连接法兰在水平方向移动位置；可以通过调节四个垂直调节螺钉5，使上筒体连接法兰与上筒体一起改变角度；最终实现粉束轴线与激光束轴线同轴，使粉末准确的送入激光熔池。
同轴送粉头采用四路与送粉通道平行的粉末入口，避免入口处积粉。外锥筒20内壁有角度变化，上部靠近进粉口处通道截面比下部通道截面大，使粉末进入送粉通道后有充分的弥散空间，保证了送粉的连续性和均匀性。
同轴送粉头的上筒体8可以更换，对于不同焦距的聚焦镜只需更换相应的上筒体8。
同轴送粉头的外锥筒喷头17及保护气体导向头15在烧损后可以更换，避免锥筒的整体更换。
同轴送粉头的外锥筒20内壁上部锥度为66°下部锥度为35°，靠近进粉口处通道截面比下部通道截面大，使粉末进入送粉通道后有充分的弥散空间。
冷却水腔体18靠近激光反射较强的下部，可以同时冷却外锥体喷头17和保护气体导向头15，确保了同轴送粉头关键部件的有效冷却。
Claims (5)
1.一种激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头，由保护筒(1)、调节装置和同轴送粉头组成，其特征是：上筒体(8)与调节装置用螺纹连接；上筒体(8)、下筒体(9)及内锥筒(22)螺纹连接构成同轴光路通道(23)；内锥筒(22)和外锥筒(20)用螺钉(11)连接构成粉末通道(21)，内锥筒(22)凸台上均匀开有四个倾斜的进粉口(10)；外锥筒(20)和套筒(13)焊接构成冷却水腔体(18)，套筒上(13)开有冷却水进水口(19)和出水口(12)；外锥筒喷头(17)和保护气体导向头(15)都用螺纹连接在外锥筒(20)上构成保护气体通道(16)，外锥筒(20)圆盘下部开有环形槽，环形槽的侧表面开有保护气体入口(14)。
2.根据权利要求1所述的激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头，其特征是：调节装置的上筒体连接法兰(6)置于保护筒连接法兰(2)与调整帽(3)螺纹连接形成空腔中，保护筒连接法兰(2)上装有均匀分布的四个螺钉(7)，调整帽(3)上表面和侧面上各装有均匀分布的四个垂直调节螺钉(5)和水平调节螺钉(4)。
3.根据权利要求1所述的激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头，其特征是：外锥筒(20)外部上呈倒锥台形，下部为圆盘，外锥筒(20)内表面上部的锥度为α＝50°～90°，下部的锥角为β＝25°～50°；外锥筒(20)圆盘下部的环形槽与外锥筒喷头(17)和保护气体导向头(15)螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头，其特征是：内锥筒(22)下端的位置在外锥筒喷头(17)和保护气体导向头(15)之上。
5.根据权利要求1所述的激光熔覆用送粉轴线可调的送粉头，其特征是：上筒体(8)可更换，外锥筒喷头(17)和保护气体导向头(15)与外锥筒(20)可拆分。
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