[实用新型]一种适合熔覆层性能梯度变化的激光熔覆工作头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适合熔覆层性能梯度变化的激光熔覆工作头，专属于激光熔覆领域。

背景技术

先进材料的复合化、多功能化、高性能化和低成本化是先进材料技术的重要发展方向。

采用激光梯度熔覆技术可以连续改变工件熔覆层的性能，以满足工件使用条件对熔覆层性能的要求。连续改变工件熔覆层性能的前提是可以准确控制形成熔覆层的一种或者多种金属粉末的输送，所以使用适合多种粉末材料输送的激光熔覆工作头是非常关键的。

目前激光熔覆使用的熔覆工作头主要由粉气分离室和粉末输送管路两部分组成，如图1所示，粉气分离室22的主要作用是将金属粉末和粉末输送气体分离，排出粉末输送气体，从而降低金属粉末流出熔覆工作头喷嘴的流出速度，有利于熔覆工艺；粉末输送管路的23主要作用是金属粉末的输出通路。由于送粉工作头一般都是在倾斜45度的情况下使用，所以粉末在同载气分离后，由于粉末飞溅和重力的作用，偶尔会有一小部分粉末存积在粉末输送管路顶部的下部分，如果这一小部分积存粉末不及时排出，由于时间的延长，就有可能造成粉末存积，会造成粉末输出的突然增多或者粉末堵塞，影响工艺的顺利进行。这种现象尤其在输送密度较轻的金属粉末时候较易出现。

另外，如果要求粉末输出量为连续变化，由于粉末在脱离粉气通路19后，经过宽大的粉气分离室22后，再进入狭窄的粉末输出通路23，就会造成粉末输出量的连续性变化同粉末输入量的连续性变化不吻合，造成熔覆层性能的连续性变化同设计性能的连续性变化不吻合。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适合熔覆层性能梯度变化的激光熔覆工作头。

本实用新型采用的具体技术方案参见图2～图4，主要包括有粉气分离和粉末输送两部分，其中，粉末输送部分包括上连接头9、粉末输送连接管10、下连接头11、封帽12、保护气输入筒13、送粉喷嘴压帽14、送粉喷嘴15、送粉喷嘴座体16，其中：送粉喷嘴15通过上部螺纹同送粉喷嘴压帽14连接在一起，将送粉喷嘴15同送粉喷嘴压帽14安装在送粉喷嘴座体16内，送粉喷嘴压帽14的上端与保护气输入筒13连接，保护气输入筒13螺纹连在送粉喷嘴座体16上部，封帽12螺纹连接在保护气输入筒13上部，下连接头11螺纹连接在封帽12上方，粉喷嘴座体16安装在支架1上，粉末输送连接管10连接在上连接头9和下连接头11之间；其特征在于：所述的粉气分离部分包括粉气分离筒7、混合头3、上封头4、送粉气输出量调节环5、外套筒6、下封头8；其中：粉气分离筒7在其中轴线上有粉气输送管路，粉气输送管路为渐缩型管路，即在整条粉气输送管路直径尺寸中，出口直径D2最小，入口直径D1最大，在粉气分离筒7的侧壁上设置有排气孔24，排气孔24同粉气通路连通；通过上封头4和下封头8将外套筒6固定在粉气分离筒7外侧，在上封头4上部连接有混合头3，用于调节从排气孔排出气体流量的送粉气输出量调节环5螺纹连接在外套筒7上部，下连接头9螺纹连接在下封头8下方，外套筒6连接在支架1上。粉气分离部分的部件除混合头3外，其余部件均为圆柱形结构，在安装过程中，这些部件的中轴线重合。

所述的粉气分离筒7的安装方向是其轴线方向为竖直方向。

所述的混合头3中两路粉末输入通路中轴线夹角α1≤100°。

所述的粉气分离筒7的侧壁上沿圆周方向均匀分布有排气孔24，排气孔24在粉气通路的轴向方向上呈多排分布，排气孔24一端同粉气通路连通，另一端通过粉气分离筒7和外套筒6之间的气体通道与送粉气输出量调节环5相连通；排气孔24的中轴线同粉气分离室中轴线的夹角α2≤50°。

本实用新型是一种适合熔覆层性能梯度变化的激光熔覆工作头，综合考虑了粉气分离以及粉末输送量连续变化的特点。在实现金属粉末和送粉气体分离后，既可以降低金属粉末的流出速度，也可以保证粉末输送量的变化符合粉末输入量的变化，从而满足激光梯度熔覆工艺对激光熔覆工作头粉末输出量连续变化的要求，使得激光熔覆层性能的连续性变化同熔覆层设计性能的连续性变化相吻合。

该激光熔覆工作头结构紧凑合理，既可以应用于熔覆层性能梯度变化的熔覆工艺中，也可以应用于熔覆层性能恒定的熔覆工艺中。

附图说明

图1目前熔覆工作头粉气分离部分剖视图

图2本实用新型适合熔覆层性能梯度变化的熔覆工作头剖视图

图3粉气分离室剖视图

图4图3A-A剖视图