[发明专利]一种激光超声送粉装置及加工方法

权利要求书

1.一种激光超声送粉装置，其特征在于，包括：

送粉器组件(1)，所述送粉器组件(1)被配置为向待加工的工件输送增强颗粒混合物粉末；

超声发生器组件(2)，可拆卸连接于所述送粉器组件(1)，且位于所述送粉器组件(1)内部，所述超声发生器组件(2)的中心处设置有激光通道；

激光发射组件，设置于所述超声发生器组件(2)上方，且与所述送粉器组件(1)和所述超声发生器组件(2)同轴设置，所述激光发射组件发射的激光经所述激光通道向所述待加工的工件发射激光，以产生熔池；

所述超声发生器组件(2)被配置为对所述送粉器组件(1)出口处的所述增强颗粒混合物粉末和所述待加工的工件上的所述熔池产生超声振动；

所述送粉器组件(1)包括：

连接套(11)，以及同轴设置于所述连接套(11)外部的送粉套(12)，所述超声发生器组件(2)连接于所述连接套(11)，且位于所述连接套(11)内部，所述连接套(11)和所述送粉套(12)的出口端均呈锥形；

所述连接套(11)的外壁和所述送粉套(12)的内壁之间间隔第一预设距离，形成送粉通道(30)；

所述送粉套(12)上设置有与所述送粉通道(30)连通的进料口通道(40)。

2.根据权利要求1所述的激光超声送粉装置，其特征在于，所述超声发生器组件(2)包括：

连接板(21)，连接于所述送粉器组件(1)；

沿所述送粉器组件(1)的轴向依次连接于所述连接板(21)上的超声波换能器(22)和超声变幅杆(23)，所述超声波换能器(22)被配置利用电能产生超声振动，所述超声变幅杆(23)被配置为放大所述超声波换能器(22)产生的超声振动。

3.根据权利要求2所述的激光超声送粉装置，其特征在于，所述超声波换能器(22)包括：

沿所述送粉器组件(1)的轴向依次连接的后盖板(221)、压电材料(222)和前盖板(223)，所述后盖板(221)连接于所述连接板(21)，所述压电材料(222)产生超声振动，所述前盖板(223)连接于所述超声变幅杆(23)。

4.根据权利要求3所述的激光超声送粉装置，其特征在于，所述超声变幅杆(23)包括：

同轴设置的一级变幅杆(231)和二级变幅杆(232)，所述一级变幅杆(231)连接所述前盖板(223)，所述二级变幅杆(232)连接于所述一级变幅杆(231)。

5.根据权利要求4所述的激光超声送粉装置，其特征在于，所述二级变幅杆(232)包括相互连接的第一轴部(2321)和圆盘部(2322)，所述圆盘部(2322)的直径大于所述第一轴部(2321)的直径，所述第一轴部(2321)的直径不大于所述一级变幅杆(231)的直径。

6.根据权利要求1所述的激光超声送粉装置，其特征在于，所述进料口通道(40)自所述送粉套(12)的外壁沿所述连接套(11)的径向逐渐向所述连接套(11)的出口处倾斜延伸。

7.根据权利要求1或6所述的激光超声送粉装置，其特征在于，所述送粉器组件(1)还包括：

同轴设置于所述送粉套(12)外部的外部锥体(13)，所述外部锥体(13)的一端螺纹连接于所述送粉套(12)，另一端呈锥形；

所述外部锥体(13)的内壁与所述送粉套(12)的外壁之间间隔第二预设距离，形成气体通道(60)；

所述外部锥体(13)上设置有与所述气体通道(60)连通的送气口通道(50)。

8.根据权利要求7所述的激光超声送粉装置，其特征在于，所述送粉器组件(1)还包括：

同轴设置于所述外部锥体(13)的外部的冷却筒体(14)，所述冷却筒体(14)和外部锥体(13)之间形成冷却通道，所述冷却通道内通入冷却介质以冷却所述连接套(11)、所述送粉套(12)和所述外部锥体(13)。

9.一种加工方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的激光超声送粉装置，包括如下步骤：

S1，对待加工的工件进行定位，调整激光超声送粉装置的中心对准所述待加工的工件的起始加工位置；

S2，加工前将各个组件的加工信息输入到所述激光超声送粉装置的控制系统，所述加工信息包括送粉器组件(1)的送粉量，超声发生器组件(2)产生的超声振动频率和功率密度，所述激光发射组件发射的激光的工艺参数以及激光的运动轨道；

S3，根据所述加工信息，所述控制系统控制所述激光发射组件向所述待加工的工件发射激光以产生熔池，同时，所述控制系统控制所述送粉器组件(1)向所述待加工的工件输送增强颗粒混合物粉末，以及控制所述超声发生器组件(2)产生超声振动；

S4，所述送粉器组件(1)停止送粉，所述超声发生器组件(2)继续工作；

S5，所述激光发射组件停止发射激光，所述熔池快速凝固。