[实用新型]一种带保护罩的激光快速成形同轴送粉喷嘴

说明书

技术领域：本实用新型涉及一种喷嘴，尤其是一种带保护罩的激光快速成形同轴送粉喷嘴，属于激光加工技术领域。

背景技术:激光快速成形技术是一种先进的快速制造技术，它已成为一种新兴的直接快速制造三维金属零件和修复贵重金属零部件的先进制造方法，应用该技术能大大缩短新产品开发到投入市场的时间，缩短加工周期，降低产品加工成本，为企业参与市场竞争赢得时间，鉴于以上诸多优点，该技术已广泛应用于航天航空、石油化工、电子信息、能源环境等行业。送粉喷嘴作为激光快速成形技术的关键部件之一，关系到提高成形零件的尺寸精度和力学性能等基本问题，因而已成为各科研单位的研究热点。目前比较常用的送粉方式有同轴送粉和侧向送粉两种，由于同轴送粉的粉末流场呈对称分布，在进行零件成形制造过程中没有方向性的限制，故其应用较为广泛。同轴送粉喷嘴在具有优势的同时也存在着诸多问题:在激光快速成形过程中，受粉末粒子反弹、激光束反射等因素的影响，粉末粒子有可能粘连到送粉通道出口进而堵塞整个送粉通道；气粉混合体从送粉通道喷出后汇聚性较差，扩散现象严重，从而直接影响成形件的表面质量与内部质量；送粉喷嘴整体结构过于复杂，制造、装配时对精度要求较高，调试安装工作量大。

实用新型内容：针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种送粉均匀、结构简单实用、粉末汇聚性良好的带保护罩的激光快速成形同轴送粉喷嘴。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种带保护罩的激光快速成形同轴送粉喷嘴，主要包括内套、外套、保护罩内套、保护罩外套、连接管、水管六部分。送粉喷嘴中内套与外套配合形成内冷却腔，水管与连接管相连接并安装到外套上。内套中心设计有锥形的光路腔。外套边缘均布四个进粉口，进粉口底端为与其相对应的送粉通道，送粉通道整体为收缩型。保护罩外套与保护罩内套相连接形成外冷却腔，整体安装外套上，在保护罩外套上端面均布两个进出水孔。

送粉通道轴线与水平线之间的夹角为70°左右。

送粉通道采用收缩出口，收缩角度为2.5°。

送粉通道直径为1.5mm。

本实用新型整体结构简单紧凑，装配、拆卸容易，便于安装调试，同时针对在激光加工过程中激光束的反射、辐射问题，特别设计了带冷却结构的保护罩，用于隔绝反射之后的激光束对外界的照射，保证其他设施的稳定运行。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型顶面俯视图。

图3是内套的结构示意图。

具体实施方式：

如图1-图3所示：一种带保护罩的激光快速成形同轴送粉喷嘴，主要包括内套2、外套3、保护罩内套7、保护罩外套8、连接管11、水管12六部分。送粉喷嘴中内套2与外套3配合形成内冷却腔4，水管12与连接管11相连接并安装到外套3上，作为内冷却腔4的进出水之用。内套2中心设计有锥形的光路腔1，以便于激光束穿过。外套3边缘均布四个进粉口5，进粉口5底端为与其相对应的送粉通道6，送粉通道6整体为收缩型以到提高粉末流的汇聚性。保护罩外套8与保护罩内套7相连接形成外冷却腔10，整体安装外套3上，在保护罩外套8上端面均布两个进出水孔9，以实现对送粉喷嘴的冷却。

送粉通道沿中心轴线可均布4个或6个，部分用来做送粉通道，部分用来加载保护气，防止在激光加工的过程中出现氧化。

外套底端设计有锥形斜面，该斜面可有效防止反弹粒子粘连到送粉通道，保证送粉喷嘴工作的稳定性。

光路腔设计为锥形，激光光束经聚焦镜聚焦后光斑直径呈现逐渐缩小的趋势，因而锥形腔更适合激光束的穿过。

工作过程：

激光束经反射聚焦后竖直射入光路腔1中，并穿过光路腔1照射到喷嘴下方的基体上。气粉混合体经进粉口5进入送粉通道6中，并由其下端喷出，四路气粉混合体逐渐汇聚形成一个粒子流束，在激光束的照射下进行激光快速成形制造。与此同时，外界冷却水一部分经连接管11和水管12进入内冷却腔4中，循环一周后通过上述管道排出，带走加工过程中产生的大量热，从而达到冷却的效果，另一部分冷却水经进出水孔9进入外冷却腔10中，同样循环一周后由该出口排出。