專利名稱：激光熔覆復合噴嘴的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于激光熔覆領域，具體涉及一種激光熔覆復合噴嘴。
背景技術：
激光熔覆技術是指激光熔覆亦稱激光包覆或激光熔敷，是材料表面改性技術的一種重要方法，它是利用高能激光(IO4 106W/cm)在金屬表面輻照，通過迅速熔化、擴展和迅速凝固，冷卻速度通常達到IO2 106°C /s，在基材表面熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料，從而構成一種新的復合材料，以彌補機體所缺少的高性能，顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能。這種復合材料能充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，彌補相互間的不足。對于某些共晶合金，甚至能得到非晶態(tài)表層，具有極好的抗腐蝕性能。激光熔覆技術是一種經濟效益較高的表面改性技術，可以在廉價母材上制備出高性能的合金表面，以降低材料成本，節(jié)約貴重稀有金屬材料。目前的方法主要有預涂、送粉和送絲等。預涂法需要在激光熔化前把粉末用粘結劑涂在工件表面，然后激光熔化。缺點是工序復雜，容易產生氣孔等缺陷。由于激光要先熔化預涂的粉末，然后才是基體，稀釋率難以控制。送粉法可實現粉末和基體同時熔化，但激光束與送給的粉末作用區(qū)重合程度不易控制，容易出現偏離，在激光熔覆過程中不易保證質量，一般粉末利用率偏低，對環(huán)境造成污染。送絲法比送粉容易控制且絲材利用率幾乎百分之百。缺點是成形精度差，絲材對激光反射率高，不易吸收能量。有鑒于此，有必要提供一種新型的激光熔覆復合噴嘴。

實用新型內容針對現有技術的不足，本實用新型解決的技術問題是提供一種激光熔覆復合噴嘴，利用該激光熔覆復合噴嘴進行熔覆不易產生氣孔、粉末利用率高、激光反射率低。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是這樣實現的一種激光熔覆復合噴嘴，尤其是，包括連接套，該連接套沿軸向開設有送絲通道、送粉通道和保護氣通道，所述送絲通道包括送絲管和第一絲材導向管，所述第一絲材導向管連通于所述送絲管的下端，所述第一絲材導向管的直徑小于所述送絲管的直徑；噴嘴氣套，連接于所述連接套的下方，該噴嘴氣套沿軸向開設有粉絲通道和保護氣套，所述保護氣套環(huán)繞設于所述粉絲通道的外側，所述粉絲通道連通于所述送粉通道的下端，所述保護氣套連通于所述保護氣通道的下端；第二絲材導向管，該第二絲材導向管組裝連通于所述第一絲材導向管的下端，所述第二絲材導向管位于所述粉絲通道內。優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述第二絲材導向管為醫(yī)用針管的針頭。優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述連接套的下端開設有環(huán)形的安裝槽，所、述安裝槽環(huán)繞設于所述第一絲材導向管的外側。[0012]優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述安裝槽與所述送粉通道的底端連通。優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述噴嘴氣套的頂端開設有錐形槽，所述錐形槽上方連通于所述安裝槽，所述錐形槽的下方連通于所述粉絲通道。優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述第二絲材導向管與所述粉絲通道同軸設置，所述第二絲材導向管與所述第一絲材導向管同軸設置。優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述第二絲材導向管的內徑與所述第一絲材導向管的內徑相同。優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述噴嘴氣套上開設有環(huán)形腔，所述環(huán)形腔上下分別連通于所述保護氣通道和保護氣套之間。優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述保護氣套與所述粉絲通道同軸設置，所述保護氣套包括若干沿軸向開設的氣孔。優(yōu)選的，在上述激光熔覆復合噴嘴中，所述激光熔覆復合噴嘴還包括密封套，所述密封套套設于所述連接套下端的外側且與所述連接套之間密封連接，所述密封套套設于噴嘴氣套上端的外側且與所述噴嘴氣套之間密封連接。與現有技術相比，本實用新型的激光熔覆復合噴嘴設計成同軸同步送絲、送粉激光熔覆快速成形的方案，其優(yōu)點在于絲材被傳熱的粉末顆粒遮蔽，從而使對激光束的反射減少；而且利用該方案，增大了熔池的熱量輸入，促進了馬蘭格尼流動的形成，易于產生安靜、穩(wěn)定的熔池，從而熔覆層表面比較光滑，孔隙率?。煌瑫r，保護氣通道的設置，實現保護氣對內部粉末的準直作用，也避免了粉末的擴散，提高了粉末利用率。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I所示為本實用新型具體實施例中激光熔覆復合噴嘴組裝后的結構示意圖；圖2所示為圖I中連接套的放大示意圖；圖3所示為圖2中沿A方向的視圖；圖4所示為圖I中噴嘴氣套的放大示意圖；圖5所示為圖4中沿B-B的截面示意圖。
具體實施方式
本實用新型目的在于提供一種激光熔覆復合噴嘴，利用該激光熔覆復合噴嘴進行熔覆不易產生氣孔、粉末利用率高、激光反射率低。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。[0028]參圖I和圖2所示，激光熔覆復合噴嘴10包括一連接套11，其軸線位于豎直方向，激光熔覆復合噴嘴10的上端實現與激光頭的連接。參圖2和圖3所示，連接套11沿軸向開設有送絲通道111，送絲通道111的截面呈圓形，且其軸線基本與連接套11的軸線重合。送絲通道111包括送絲管1111和第一絲材導向管1112，第一絲材導向管1112連通于送絲管1111的下端，送絲管1111和第一絲材導向管1112的軸線基本重合。第一絲材導向管1112的直徑小于送絲管1111的直徑,第一絲材導向管1112的直徑比絲材的直徑略大，用以對絲材起到準直的作用。連接套11沿軸向開設有送粉通道112，送粉通道112的截面呈圓形，且其上端外接 有送粉管(圖未示)。連接套11沿軸向開設有保護氣通道113，保護氣通道113外接有保護氣管(圖未示)。連接套11的下端開設有環(huán)形的安裝槽114，該安裝槽114環(huán)繞設于第一絲材導向管1112的外側。安裝槽114與送粉通道112的底端連通。綜上所述，連接套11實現了噴嘴與激光頭的連接，保護氣、粉末、絲材送入及絲材準直等功能。參圖4所示，激光熔覆復合噴嘴10包括一噴嘴氣套12，噴嘴氣套12連接于連接套11的下端。噴嘴氣套12沿軸向開設有粉絲通道121，粉絲通道121的上端分別與安裝槽114和第一絲材導向管1112連通。噴嘴氣套12沿軸向開設有保護氣套122，保護氣套122環(huán)繞設于粉絲通道121的外側。參圖5所示，保護氣套122優(yōu)選為由若干的氣孔1221構成，氣孔1221包圍粉絲通道121且呈環(huán)形陣列，優(yōu)選地，氣孔1221的數量為9個。氣孔1221形成的環(huán)形與粉絲通道121同軸設置。在其他實施例中，保護氣套122也可以由若干間隔的弧形孔構成，該弧形孔圍成圓形。保護氣套122和保護氣通道113之間連通有環(huán)形腔123，環(huán)形腔123包圍粉絲通道121設置。環(huán)形腔123使得保護氣能夠順利均勻地進入噴嘴氣套12部分由9個氣孔1221形成的保護氣套122。保護氣經保護氣套122的導向后在噴嘴的前端形成環(huán)形的氣簾，環(huán)形氣簾可以避免粉末發(fā)生擴散。噴嘴氣套12的頂端開設有錐形槽124，錐形槽124上方連通于安裝槽114，錐形槽124的下方連通于粉絲通道121。錐形槽124的底端呈坡面，該坡面可方便地導引粉末進入粉絲通道121。進入錐形槽124的氣載粉末，在氣流的作用下能夠在錐形槽124內得到充分的攪拌，從而可以均勻地進入粉絲通道121。[0049]易于想到，錐形槽124也可以設置為其他形狀，例如環(huán)形的腔體。激光熔覆復合噴嘴10還包括第二絲材導向管13，該第二絲材導向管13組裝連通于第一絲材導向管1112的下端。第二絲材導向管13優(yōu)選采用醫(yī)用標準針管的針頭，該針頭的上端套設在安裝槽114內，針頭的下端延伸至粉絲通道121內。由于針頭可以方便安裝于安裝 槽114內，損壞時易于更換，且針頭一般由不銹鋼制成，內壁光滑，對絲材的準直效果佳。第二絲材導向管13大致與第一絲材導向管1112上下對齊設置，即同軸設置。第二絲材導向管13的內徑大小大致與第一絲材導向管1112的內徑相同。第二絲材導向管13大致與粉絲通道同軸設置。第二絲材導向管13增加了用以導向絲材的長度，可以實現對絲材的進一步準直，避免其擾動。激光熔覆復合噴嘴10還包括密封套14，密封套14套設于連接套11下端的外側且與連接套11之間實現密封連接；密封套14套設于噴嘴氣套12上端的外側且與噴嘴氣套12之間實現密封連接。密封套14套設在連接套11和噴嘴氣套12的外部，不占用連接套11和噴嘴氣套12的內部空間，使得各通道可以更加方便的布置，同時也可以減小連接套或噴嘴氣套12的直徑。激光熔覆復合噴嘴10的工作原理是這樣的氣載粉末分別經送粉通道112和安裝槽114后進入錐形槽124，并在錐形槽124內流動攪拌，然后均勻地包圍流經第一絲材導向管1112的絲材，并分別進入粉絲通道121和第二絲材導向管13，最終實現同軸同步送出噴嘴，進行激光熔覆。同時，保護氣分別經保護氣通道113、環(huán)形腔123以及保護氣套122后在噴嘴前端形成環(huán)形氣簾，該環(huán)形氣簾對粉末起到準直的作用，避免粉末發(fā)生擴散，充分融化粉末。綜上所述，本實用新型的激光熔覆復合噴嘴10有如下的優(yōu)點I)結構簡單，裝卸方便，第二絲材導向管13可替換；2)設有絲材準直結構，有利于減輕絲材的擾動；3)本實用新型噴嘴中的錐形腔，可使得粉末能夠在腔內充分流動攪拌，最終能均勻包圍絲材同軸同步送出噴嘴；4)充分保證粉末、絲材和保護氣豎直送出噴嘴，熔覆過程中的穩(wěn)定性得到保證；5)激光熔覆復合噴嘴設計成同軸同步送絲、送粉激光熔覆快速成形的方案，絲材被傳熱的粉末顆粒遮蔽，從而使對激光束的反射減少；6)增大了熔池的熱量輸入，促進了馬蘭格尼流動的形成，易于產生安靜、穩(wěn)定的熔池，從而熔覆層表面比較光滑，孔隙率??；7)保護氣通道的設置，實現保護氣對內部粉末的準直作用，也避免了粉末的擴散，提聞了粉末利用率。對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此g在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。 此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含ー個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當 將說明書作為ー個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
權利要求1.ー種激光熔覆復合噴嘴，其特征在于，包括 連接套，該連接套沿軸向開設有送絲通道、送粉通道和保護氣通道，所述送絲通道包括送絲管和第一絲材導向管，所述第一絲材導向管連通于所述送絲管的下端，所述第一絲材導向管的直徑小于所述送絲管的直徑； 噴嘴氣套，連接于所述連接套的下方，該噴嘴氣套沿軸向開設有粉絲通道和保護氣套，所述保護氣套環(huán)繞設于所述粉絲通道的外側，所述粉絲通道連通于所述送粉通道的下端，所述保護氣套連通于所述保護氣通道的下端； 第二絲材導向管，該第二絲材導向管組裝連通于所述第一絲材導向管的下端，所述第ニ絲材導向管位于所述粉絲通道內。
2.根據權利要求I所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述第二絲材導向管為醫(yī)用針管的針頭。
3.根據權利要求I或2所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述連接套的下端開設有環(huán)形的安裝槽，所述安裝槽環(huán)繞設于所述第一絲材導向管的外側。
4.根據權利要求3所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述安裝槽與所述送粉通道的底端連通。
5.根據權利要求4所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述噴嘴氣套的頂端開設有錐形槽，所述錐形槽上方連通于所述安裝槽，所述錐形槽的下方連通于所述粉絲通道。
6.根據權利要求I或2所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述第二絲材導向管與所述粉絲通道同軸設置，所述第二絲材導向管與所述第一絲材導向管同軸設置。
7.根據權利要求I或2所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述第二絲材導向管的內徑與所述第一絲材導向管的內徑相同。
8.根據權利要求I所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述噴嘴氣套上開設有環(huán)形腔，所述環(huán)形腔上下分別連通于所述保護氣通道和保護氣套之間。
9.根據權利要求I所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述保護氣套與所述粉絲通道同軸設置，所述保護氣套包括若干沿軸向開設的氣孔。
10.根據權利要求I所述的激光熔覆復合噴嘴，其特征在于所述激光熔覆復合噴嘴還包括密封套，所述密封套套設于所述連接套下端的外側且與所述連接套之間密封連接，所述密封套套設于噴嘴氣套上端的外側且與所述噴嘴氣套之間密封連接。
專利摘要本實用新型公開了一種激光熔覆復合噴嘴，包括連接套，該連接套沿軸向開設有送絲通道、送粉通道和保護氣通道，所述送絲通道包括送絲管和第一絲材導向管，所述第一絲材導向管連通于所述送絲管的下端，所述第一絲材導向管的直徑小于所述送絲管的直徑；噴嘴氣套，連接于所述連接套的下方，該噴嘴氣套沿軸向開設有粉絲通道和保護氣套，所述保護氣套環(huán)繞設于所述粉絲通道的外側，所述粉絲通道連通于所述送粉通道的下端，所述保護氣套連通于所述保護氣通道的下端；第二絲材導向管，該第二絲材導向管組裝連通于所述第一絲材導向管的下端，所述第二絲材導向管位于所述粉絲通道內。利用本實用新型的激光熔覆復合噴嘴進行熔覆不易產生氣孔、粉末利用率高、激光反射率低。
文檔編號C23C24/10GK202369644SQ201120481538
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權日2011年11月28日
發(fā)明者傅戈雁, 儲呈媛, 李洪遠, 石世宏 申請人:蘇州大學