《用于激光熔覆的喷头.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于激光熔覆的喷头.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102851665 A (43)申请公布日 2013.01.02 CN 102851665 A *CN102851665A* (21)申请号 201210315705.3 (22)申请日 2012.08.31 C23C 24/10(2006.01) (71)申请人 张家港市和昊激光科技有限公司 地址 215636 江苏省苏州市张家港市大新镇 海坝路 (72)发明人 张翀昊 柳岸敏 黄佳欣 黄和芳 张祖洪 (74)专利代理机构 苏州创元专利商标事务所有 限公司 32103 代理人 孙仿卫 李艳 (54) 发明名称 用于激光熔覆的喷头 (57) 摘要 本发明公开了一种用于。
2、激光熔覆的喷头， 它 具有开设在该喷头中央的上下贯穿喷头的中央通 道， 中央通道的底部呈漏斗形， 在中央通道的壁与 喷头的外壁之间开设有多个一端与粉末添加装置 相连接另一端贯穿喷头底面的粉末通道以及多个 一端与保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头 底面的气体通道， 粉末通道和气体通道均呈螺旋 形， 且二者彼此间隔排列并绕中央通道的中心轴 均匀分布。本发明用于激光熔覆的喷头， 通过将 原有的直线形的粉末通道和气体通道设计成螺旋 形， 缩短了的粉末流和气体流汇聚成的粉末流场 的最小汇聚点与喷头底端的距离， 使粉末流场中 合金粉末的密度均匀性比上一代喷头提高 30% 以 上。 (51)Int.Cl.。
3、 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种用于激光熔覆的喷头， 其特征在于 ： 它具有开设在该喷头 （1） 中央的上下贯穿 喷头 （1） 的中央通道， 所述的中央通道的底部呈漏斗形， 在中央通道的壁与喷头 （1） 的外壁 之间开设有多个一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头 （1） 底面的粉末通道 （3） 以及 多个一端与保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头 （1） 底面的气体通道 （4） ， 所述的粉 末通道 （3） 和气体通道 （4） 均呈螺旋形。
4、， 且二者彼此间隔排列并绕中央通道的中心轴均匀 分布。 2.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的喷头， 其特征在于 ： 所述的多个粉末通道 （3） 的入口的中心点在同一水平面上， 所述的多个气体通道 （4） 的入口的中心点在同一水平面 上。 3.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的喷头， 其特征在于 ： 当所述的粉末通道 （3） 的 入口和气体通道 （4） 的入口尺寸相同时， 设入口的直径为 d1， 则所述的相邻的粉末通道 （3） 与气体通道 （4） 的入口中心点的间距大于等于 4d1； 当所述的粉末通道 （3） 的入口和气体通 道 （4） 的入口尺寸不同时， 设其中较大的入口的直径为 d2， 则。
5、所述的相邻的粉末通道 （3） 与 气体通道 （4） 的入口中心点的间距大于等于 4d2。 4.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的喷头， 其特征在于 ： 所述的粉末通道 （3） 和气 体通道 （4） 的旋转角位移为 170 280。 5.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的喷头， 其特征在于 ： 所述粉末通道 （3） 和气体 通道 （4） 的入口处的尺寸大于出口处的尺寸。 权 利 要 求 书 CN 102851665 A 2 1/3 页 3 用于激光熔覆的喷头 技术领域 0001 本发明涉及用于激光熔覆的喷头， 属于激光熔覆领域。 背景技术 0002 激光熔覆即高能激光表面熔覆， 其物理过程为， 。
6、在高能激光光束的照射下， 基材表 面被迅速融化， 液态的金属形成一个小规模的熔池， 在这个熔池中， 原本的金属材料与被添 加的粉末相互混合， 形成一层新的液态金属层， 待激光光束经过以后， 熔池的温度降低， 液 态金属迅速冷却， 在金属表面形成一层新的固态熔覆层。激光熔覆可极大的改变该关键部 位的金属性能， 如硬度、 耐磨性、 耐热性、 抗腐蚀性等。 0003 当今工业界在激光熔覆应用上的主要送粉技术为旁轴喷粉， 但由于旁轴喷粉属于 分体式喷头， 需要两个喷头同时协作， 非常不利于复杂表面的加工， 因此同轴化喷粉成为新 的发展方向。近年来， 在同轴化喷粉的基础上， 保护气体也被加入同轴化设计，。
7、 产生了粉末 喷射、 保护气体一体化同轴的技术。如附图 1 显示了一种喷粉、 保护气体一体化同轴的喷 头。 然而在国际上， 由于一体化同轴喷头的设计尚未完善， 因此该技术还有很长的一段发展 期。 0004 如附图 1 中的一体化同轴喷头， 它具有开设在该喷头的中央的激光通道 2、 开设在 激光通道 2 周围的多个粉末通道 3、 开设在粉末通道 3 外围的气体通道 4， 激光通道 2、 粉末 通道 3 和气体通道 4 均相对独立， 互不连通。激光、 粉末、 保护气体从各自通道喷射出喷头 后汇聚在一起并在待熔覆的加工件表面进行熔覆。现有技术中的粉末通道 3 和气体通道 4 如附图 1 中所示均为直。
8、通道， 绕激光通道 2 的中心轴均匀分布， 由于收到喷头尺寸的限制， 直通道的倾斜角度有限， 因此造成粉末流和气体流最小汇聚点到喷头底端的距离较远， 粉 末和保护气体混合后的粉末流场密度小、 不均匀， 从而影响熔覆效果， 激光熔池的张力、 熔 融比例、 熔覆高度等一系列熔覆结果都难以得到控制。 发明内容 0005 为了解决上述问题， 本发明的目的在于提供一种用于激光熔覆的喷头。 0006 为了达到以上目的， 本发明采用的技术方案是 ： 用于激光熔覆的喷头， 它具有开设 在该喷头中央的上下贯穿喷头的中央通道， 中央通道的底部呈漏斗形， 在中央通道的壁与 喷头的外壁之间开设有多个一端与粉末添加装置。
9、相连接另一端贯穿喷头底面的粉末通道 以及多个一端与保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的气体通道， 粉末通道和气 体通道均呈螺旋形， 且二者彼此间隔排列并绕中央通道的中心轴均匀分布。 0007 进一步地， 多个粉末通道的入口的中心点在同一水平面上， 多个气体通道的入口 的中心点在同一水平面上。 0008 更进一步地， 当粉末通道的入口和气体通道的入口尺寸相同时， 设入口的直径为 d1， 则相邻的粉末通道与气体通道的入口中心点的间距大于等于 4d1； 当粉末通道的入口和 气体通道的入口尺寸不同时， 设其中较大的入口的直径为 d2， 则相邻的粉末通道与气体通 说 明 书 CN 10285166。
10、5 A 3 2/3 页 4 道的入口中心点的间距大于等于 4d2。 0009 优选地， 粉末通道和气体通道的旋转角位移为 170 280。 0010 更优地， 粉末通道和气体通道的入口处的尺寸大于出口处的尺寸。 0011 本发明用于激光熔覆的喷头， 通过将原有的直线形的粉末通道和气体通道设计成 螺旋形， 使粉末和保护气体喷射出螺旋通道时形成的粉末流和气体流与激光束中心轴之间 的夹角角度变大， 进而缩短了的粉末流和气体流汇聚成的粉末流场的最小汇聚点与喷头底 端的距离， 使粉末流场中合金粉末的密度均匀性比上一代喷头提高 30% 以上， 进而改善了 激光熔池的张力、 熔融比例、 熔覆高度等一系列熔覆。
11、结果。 附图说明 0012 附图 1 为现有技术中的喷头的剖面结构示意图 ； 附图 2 为本发明用于激光熔覆的喷头的剖面结构示意图。 0013 图中标号为 ： 1、 喷头 ； 2、 激光通道 ； 3、 粉末通道 ； 4、 气体通道 ； 5、 激光头 ； 6、 激光束 ； 7、 加工件基材 ； 8、 熔覆层 ； 9、 保护镜片 ； 10、 第一腔 ； 11、 第二腔 ； 12、 聚焦镜片。 具体实施方式 0014 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述， 以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解， 从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 0015 从附图 2 的结构示意。
12、图可以看出， 本发明提供了用于激光熔覆的喷头， 它具有开 设在该喷头1中央的上下贯穿喷头1的中央通道， 中央通道的底部呈漏斗形， 在中央通道的 壁与喷头1的外壁之间开设有多个一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头1底面的粉 末通道3以及多个一端与保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头1底面的气体通道4， 粉 末通道3和气体通道4均呈螺旋形， 且二者彼此间隔排列并绕中央通道的中心轴均匀分布。 0016 附图2中的粉末通道3和气体通道4， 由于粉末通道3和气体通道4彼此间隔均匀 分布， 所以附图 2 中只各画出一条以作示例说明， 其余的省略未画出。 0017 多个粉末通道 3 的入口的中心点在同一水。
13、平面上， 多个气体通道 4 的入口的中心 点在同一水平面上。当喷头直径较大时， 气体通道 4 和粉末通道 3 的入口的中心点可以在 同一水平面上。 0018 当粉末通道3的入口和气体通道4的入口尺寸相同时， 设入口的直径为d1， 则相邻 的粉末通道3与气体通道4的入口中心点的间距大于等于4d1； 当粉末通道3的入口和气体 通道4的入口尺寸不同时， 设其中较大的入口的直径为d2， 则相邻的粉末通道3与气体通道 4 的入口中心点的间距大于等于 4d2。 0019 粉末通道 3 和气体通道 4 的旋转角位移为 170 280 , 角位移大小取决于通 道的入口至喷头低端的垂直长度， 角位移过大会造成粉。
14、末和保护气体在通道内流动不畅， 尤其粉末， 可能造成堵塞， 而角位移过小则对现有技术改善效果不明显。 0020 粉末通道 3 和气体通道 4 的入口处的尺寸大于出口处的尺寸， 以增加粉末和保护 气体喷射出喷头时的压力。 0021 粉末通道 3 和气体通道 4 的数量相同， 各优选为 3 5 条。 说 明 书 CN 102851665 A 4 3/3 页 5 0022 中央通道包括位于第一腔 10 和位于第一腔 10 下方并与第一腔 10 相连通的第二 腔11， 中央通道的第一腔10与第二腔11的轴心线相重合， 第一腔10的为圆柱形或漏斗形， 且第一腔 10 的底端口径小于等于第二腔 11 的顶。
15、端口径。第二腔 11 呈漏斗形， 一方面防止 粉末从第二腔 11 底端口进入中央通道， 另一方面缩小保护气体喷出时的喷射范围。 0023 激光头13发出激光束6， 激光束6经过聚焦镜片12和保护镜片9进入中央通道的 第一腔 10， 粉末和保护气体分别从螺旋形的粉末通道 3 和气体通道 4 中喷射出汇聚混合形 成粉末流场， 到达待熔覆的加工件基材表面。 0024 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点， 其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施， 并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102851665 A 5 1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102851665 A 6 2/2 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 102851665 A 7 。