[发明专利]一种可调式防飞溅的宽带激光熔覆同轴送粉喷嘴及其制造方法

说明书

本发明涉及一种可调式防飞溅的宽带激光熔覆同轴送粉喷嘴及其制造方法，该喷嘴包括上体、中间体、下体和吹气机构；上体包括压环、连接箍和调节螺母，中间体包括定位销、升降法兰、隔气套和连接盘，下体包括挡片、压盖、冷却水罩、外层气罩、送粉罩、内层气罩和端封罩，吹气机构包括与升降法兰的防飞溅气孔连接的吹气槽块和工作范围覆盖压盖上的矩形孔的吹气管。该喷嘴保证激光保护镜无污染，送粉稳定均匀，激光熔覆的粉末利用率高，冷却效果好，易于拆卸和装配，送粉宽度和角度可调，无级调节离焦量，适用于多种不同焦距和光斑大小的宽带式激光熔覆送粉。

技术领域

本发明属于激光材料加工技术领域，具体涉及一种可调式防飞溅的宽带激光熔覆同轴送粉喷嘴及其制造方法。

背景技术

激光熔覆是一种先进的制造技术，该技术把快速原型制造技术和激光熔覆表面强化技术相结合，利用高能激光束在金属基体上形成熔池，将通过送粉装置和粉末喷嘴输送到熔池的金属粉末或事先预置于基体上的涂层熔化，快速凝固后与基体形成冶金结合的表面涂层，从而显著改善机体材料表面的耐磨、耐蚀和抗氧化等性能。与电弧堆焊、常规热喷涂、等离子喷涂等表面工程技术相比，激光熔覆具有热影响区小、热变形小，熔覆区成分、浓度、形状和区域大小可控等诸多优点，广泛应用于汽轮机叶片、模具、曲轴、冶金轧辊、阀门等零部件的强化与再制造修复。

对于一些大型工件，如大型轴类零件表面、大面积平面激光熔覆等场合，需要采用宽带熔覆技术，其光束截面形状为长条矩形。目前，针对宽带激光熔覆用的送粉喷嘴存在下述不足：1)现有宽带激光熔覆用同轴送粉喷嘴装置的共同特点是粉末汇聚性差，粉末利用率低，难以在焦点处形成与激光束相匹配的粉末浓度分布；2)现有宽带侧向送粉喷嘴存在激光熔覆前后方向的熔覆性能不一致问题；3)现有激光熔覆用送粉喷嘴都缺少加工熔池熔渣的防飞溅功能，容易导致激光加工头的保护镜镜头受损；4)受送粉粉束为矩形的限制，导致现有的宽带激光熔覆用同轴或侧向送粉喷嘴都存在制造加工困难的问题，有些设计甚至无法加工装配，如授权公告号为CN 1139455C的发明专利“可调宽带双向对称送粉激光熔覆喷嘴”，其设计的中间矩形体无法进行装配，送粉座中的冷却水通道也无法加工出来。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调式防飞溅的宽带激光熔覆同轴送粉喷嘴及其制造方法，该喷嘴保证激光保护镜无污染，送粉稳定均匀，激光熔覆的粉末利用率高，冷却效果好，易于拆卸和装配，送粉宽度和角度可调，无级调节离焦量，适用于多种不同焦距和光斑大小的宽带式激光熔覆送粉。

本发明所采用的技术方案是：

一种可调式防飞溅的宽带激光熔覆同轴送粉喷嘴，包括上体、中间体、下体和吹气机构；

上体包括压环以及带有中心孔的连接箍和调节螺母，连接箍上部为与激光加工头连接的卡箍结构、中部设有轴向槽、下部设有凸缘，凸缘位于调节螺母的顶端沉台内，拼接式的压环固定在调节螺母上将凸缘轴向限位；

中间体包括定位销以及带有中心孔的升降法兰、隔气套和连接盘，升降法兰上部与连接箍中心孔配合、中部与调节螺母螺纹连接、下部为法兰，定位销固定在升降法兰上且与轴向槽配合，连接盘与法兰底面贴紧固定，隔气套配合在升降法兰和连接盘的中心孔内且固定在升降法兰上，升降法兰和隔气套上设有相互连通且连通至隔气套中心孔的防飞溅气孔，法兰侧壁上设有内层保护气孔和两个送粉孔，法兰底面设有沉台，沉台配合隔气套形成环形槽，内层保护气孔与环形槽连通，送粉孔出口均位于法兰底面，连接盘顶面设有两个与环形槽连通的连通孔、侧面设有两个外层保护气孔；