[发明专利]一种基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴结构用于增材制造的方法

说明书

本发明公开了基于光粉同路‑激光捕捉的喷嘴及其用于增材制造的方法，包括喷嘴主体及设置在喷嘴主体内的光粉同路通道、粉末吹入通道及粉末吸出通道；所述粉末吹入通道延伸至喷嘴主体外部后外接送粉系统；粉末吸出通道上端延伸至喷嘴主体外部后外接抽粉系统，下端延伸至光粉同路通道，并与之连通。本发明的有益效果是：1）金属粉末流在光粉同路喷嘴中是利用外部吸力实现自下向上逆向流动。2）激光焦点位于金属逆向流动区域，利用激光捕捉作用使粉末克服吸力改变运动方向进入熔池中，实现粉末的沉积。3）光粉同路通道的末端可以在一定程度上限制受激光捕捉粉末颗粒的运动范围，使更多的粉末顺利进入熔池。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴及其用于增材制造的方法。

背景技术

随着激光增材制造技术的不断发展，激光熔覆在增材制造领域、再制造领域以及零部件现场增材修复领域的应用前景越来越好。而使用激光增材制造技术在线修复一些拆卸修复成本较高的带运动结构的部件时，如果有逸散的金属粉末或者飞溅的金属小液滴进入到了精密结构如轴瓦间缝隙等，将会对该设备的工作寿命产生较大影响。常规的激光熔覆头大多采用光粉同路、同轴送粉、光内送粉、侧向送粉等排布方法，只有送粉结构而没有粉末回收结构，所以无法很好的抑制金属粉末的溢散和金属液滴的飞溅。而激光熔丝技术虽然从原理上不会产生金属粉末的溢散，但是在垂直角度的增材制造过程中，熔化的金属丝易受到重力的影响而无法在目标位置增材。这无疑限制了激光增材制造技术在零部件现场增材修复领域中的推广应用，所以需要一种新的激光增材制造方法以及应用该技术的装置来满足实际的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开了基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴及其用于增材制造的方法，实现将飞溅金属液滴以及溢散的粉末回收的激光增材制造。

本发明的技术方案如下：

一种基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴结构，其特征在于，包括喷嘴主体及设置在喷嘴主体内的光粉同路通道、粉末吹入通道及粉末吸出通道；所述粉末吹入通道延伸至喷嘴主体外部后外接送粉系统；粉末吸出通道上端延伸至喷嘴主体外部后外接抽粉系统，下端延伸至光粉同路通道，并与之连通。

所述的一种基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴结构，其特征在于，所述光粉同路通道包括两段光粉同路扩大通道，所述两段光粉同路扩大通道包括上端光粉同路扩大通道及下端光粉同路扩大通道，且两段光粉同路扩大通道沿喷嘴主体轴向设置在喷嘴主体的内部，其中上端光粉同路扩大通道延伸至喷嘴主体顶部后与光路系统的出光口拆卸式连接，下端光粉同路扩大通道延伸至喷嘴主体底部，主要用于限制受激光捕捉而向下弹射的粉末运动范围。

所述的一种基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴结构，其特征在于，所述粉末吹入通道设置在下端光粉同路扩大通道的位置处，所述粉末吸出通道设置在上端光粉同路扩大通道的位置处。

所述的一种基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴主体内部设有水冷通道，所述水冷通道设置在上端光粉同路扩大通道周围，并且两端分别延伸至喷嘴主体的侧壁处形成进水口和出水口，并且所述进水口、出水口均设有可与外部水冷设备相连通的内螺纹。

所述的一种基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴主体内在位于上端光粉同路扩大通道上方设有光粉同路通道激光输入端口，且光粉同路通道激光输入端口顶部设有光学设备接口。

所述的一种基于光粉同路-激光捕捉的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴主体上部设有喷嘴外部固定螺钉孔。

所述的喷嘴结构用于增材制造的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）激光从该喷嘴结构正上方的光粉同路通道激光输入端口照出，后经过喷嘴中两段光粉同路扩大通道后照到待加工的基板上；

2）粉末通过送粉器后从下端光粉同路扩大通道的侧面通过粉末吹入通道输入；