專利名稱：孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光加工設(shè)備器材技術(shù)領(lǐng)域，更明確地說是一種孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
在對孔類零件的表面進行激光熔覆及合金化時，需將合金粉末送到激光熔池內(nèi)。目前激光熔覆采用的送粉方法有粉末涂層法、側(cè)向送粉法及同軸送粉法。粉末涂層法是將混有粘結(jié)劑的合金粉末預(yù)先涂在工件表面，再用激光將其熔化。由于粘結(jié)劑在粉末涂層熔化時燃燒、揮發(fā)，會產(chǎn)生氣孔等缺陷，故實際上很少使用。側(cè)向送粉法易導(dǎo)致各向異性，粉末利用率較低；而且由于孔類零件空間尺寸的限制，很難在孔類零件的激光熔覆中實際應(yīng)用。同軸送粉法效果好，合金粉末利用率高。但它大都用于平面或軸類零件的激光熔覆，其特點是外形尺寸較大，激光束方向垂直向下(孔類零件激光熔復(fù)時，光束方向為水平方向)。00100041。1號中國專利申請就公開了這樣一種同軸送粉噴嘴。
根據(jù)目前國內(nèi)外報道，同軸送粉法的送粉嘴基本都采用間接冷卻的方法冷卻；而且冷卻水是從送粉嘴的一側(cè)進入，從另一側(cè)流出，冷卻水易產(chǎn)生短路，并存在死角，很難實現(xiàn)完全的循環(huán)冷卻。因此，冷卻效果并不理想。特別是孔類零件激光熔覆時，受孔的尺寸的限制，送粉嘴尺寸要?。煌瑫r，送粉嘴在孔內(nèi)工作，溫度很高，散熱條件差，又需要長時間穩(wěn)定工作，因而必須采取特別措施，保持良好的冷卻效果。
本發(fā)明的目的，就在于克服上述缺點和不足，提供一種適用于孔類零件加工的，尺寸小而散熱條件又較好的，可實現(xiàn)完全的循環(huán)冷卻，不存在冷卻水死角，可保持良好的冷卻效果的孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴。

發(fā)明內(nèi)容
為了達到上述目的，本發(fā)明由激光通道、固定在激光通道上的U形卡子和外環(huán)及錐環(huán)、固定在錐環(huán)上的錐套以及安裝在上述結(jié)構(gòu)件上的內(nèi)冷卻水通道、送粉通道和外冷卻水通道所構(gòu)成.激光通道由導(dǎo)光筒、固定在導(dǎo)光筒下部的冷卻套、固定在冷卻套上的反射鏡以及固定在導(dǎo)光筒一側(cè)的內(nèi)錐體組成。激光束從導(dǎo)光筒的上方進入，經(jīng)反射鏡反射，呈水平方向從內(nèi)錐體中心通過，照射在孔壁上，將合金粉末及部分孔壁熔化，形成激光熔池。本發(fā)明由U形卡子固定在導(dǎo)光筒上，裝卸十分方便。
內(nèi)冷卻水通道由安裝在外環(huán)上的進水管、進水道和出水管、出水道以及位于外環(huán)和內(nèi)錐體之間的內(nèi)環(huán)狀水道及位于進水道和出水道之間的內(nèi)環(huán)狀水道的隔板所組成。內(nèi)冷卻水自進水管、進水道進入內(nèi)環(huán)狀水道。由于隔板的作用，只能沿順時針方向在內(nèi)環(huán)狀水道中流動一圈后，經(jīng)出水道、出水管流出，從而形成完全的循環(huán)冷卻，保證了對內(nèi)錐體的良好的冷卻效果。
送粉通道由安裝在錐環(huán)上的送粉管、位于外環(huán)和錐環(huán)之間的環(huán)形混合腔以及位于內(nèi)錐體和錐環(huán)之間的錐形環(huán)槽所組成.送粉管有2～8支且沿徑向均布。合金粉末是由惰性氣體經(jīng)送粉管送入環(huán)形混合腔中。由于環(huán)形混合腔尺寸很小，而且有2～8支送粉管沿徑向均布，合金粉末在環(huán)形混合腔中很容易均勻分布。然后在惰性氣體(如氮氣)的驅(qū)動下，經(jīng)內(nèi)錐體與錐環(huán)形成的錐形環(huán)槽噴出，會聚在激光熔池中，實現(xiàn)了同軸送粉。惰性氣體除了輸送合金粉末的作用外，同時起著保護氣氛防止氧化的作用。
外冷卻水通道由安裝在錐套上的進水管和出水管、位于錐環(huán)和錐套之間的外環(huán)狀水道以及位于進水管和出水管之間的外環(huán)狀水道的隔板所組成。外冷卻水自進水管進入外環(huán)狀水道。由于隔板的作用，只能沿順時針方向在外環(huán)狀水道中流動一圈后，經(jīng)出水管流出，從而形成完全的循環(huán)冷卻，保證了對錐環(huán)和錐套的良好的冷卻效果。
內(nèi)錐體、錐環(huán)和錐套的端部共同構(gòu)成一球面結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可將工件反射出的激光和合金粉末反射回激光熔池中，提高了激光能量和合金粉末的利用率。
本發(fā)明的任務(wù)就是這樣完成的。
本發(fā)明的特點和效果如下體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，可直接裝在導(dǎo)光頭上，便于進入孔內(nèi)進行激光熔覆或合金化。尤其適用于孔類零件。
由于直接裝在導(dǎo)光頭上，可用導(dǎo)光頭的調(diào)節(jié)裝置方便地調(diào)節(jié)合金粉末的會聚點與激光熔池的交點。
內(nèi)外冷卻水實現(xiàn)了完全的循環(huán)流動，消除了死角，克服了冷卻不均的弊病，保證了良好的冷卻效果。
靠近激光束及激光熔池的內(nèi)錐體、錐套、錐環(huán)等部件都被直接冷卻，冷卻效果優(yōu)異。
采用多支送粉管多路徑送粉，以惰性氣體(如氮氣)驅(qū)動，不但送粉均勻，而且有惰性氣體保護，可防止氧化。
激光能量和合金粉末的利用率高。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種孔類零件內(nèi)壁的激光熔覆及合金化加工中。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的C-C剖面圖。
圖3為圖1的A-A剖面圖。
圖1所示，本發(fā)明由激光通道、U形卡子1、外環(huán)15、錐環(huán)14、錐套13以及內(nèi)外冷卻水通道、送粉通道構(gòu)成。激光通道由導(dǎo)光筒2、冷卻套16、反射鏡3及內(nèi)錐體9組成。送粉通道由送粉管5、環(huán)形混合腔7及錐形環(huán)槽8組成。送粉管5有2～8支，且沿徑向均布。內(nèi)錐體9、錐環(huán)14和錐套13的端部共同構(gòu)成一球面結(jié)構(gòu)。激光束10的方向經(jīng)激光通道由豎直改變?yōu)樗健?br> 圖1和圖2所示，外冷卻水通道由進水管20、出水管21、外環(huán)狀水道12及其隔板22組成。形成了完全的循環(huán)冷卻。
圖1和圖3所示，內(nèi)冷卻水通道由進水管4、進水道6、出水管17、出水道18、內(nèi)環(huán)狀水道11及其隔板19組成。形成了完全的循環(huán)冷卻。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施例如下實施例1。一種孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴。它由激光通道、U形卡子、外環(huán)、錐環(huán)、錐套以及內(nèi)外冷卻水通道、送粉通道構(gòu)成。激光通道由導(dǎo)光筒、冷卻套、反射鏡及內(nèi)錐體組成。內(nèi)冷卻水通道由進水管、進水道、出水管、出水道、內(nèi)環(huán)狀水道及其隔板組成。送粉通道由送粉管、環(huán)形混合腔及錐形環(huán)槽組成。送粉管有4支且沿徑向均布。外冷卻水通道由進水管、出水管、外環(huán)狀水道及其隔板組成。內(nèi)錐體、錐環(huán)和錐套的端部共同構(gòu)成一球面結(jié)構(gòu)。
實施例2。一種孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴。它由激光通道、U形卡子、外環(huán)、錐環(huán)、錐套以及內(nèi)外冷卻水通道、送粉通道構(gòu)成。激光通道由導(dǎo)光筒、冷卻套、反射鏡及內(nèi)錐體組成。內(nèi)冷卻水通道由進水管、進水道、出水管、出水道、內(nèi)環(huán)狀水道及其隔板組成。送粉通道由送粉管、環(huán)形混合腔及錐形環(huán)槽組成。送粉管有2支且沿徑向均布。外冷卻水通道由進水管、出水管、外環(huán)狀水道及其隔板組成。內(nèi)錐體、錐環(huán)和錐套的端部共同構(gòu)成一球面結(jié)構(gòu)。
實施例3。一種孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴。它由激光通道、U形卡子、外環(huán)、錐環(huán)、錐套以及內(nèi)外冷卻水通道、送粉通道構(gòu)成。激光通道由導(dǎo)光筒、冷卻套、反射鏡及內(nèi)錐體組成。內(nèi)冷卻水通道由進水管、進水道、出水管、出水道、內(nèi)環(huán)狀水道及其隔板組成。送粉通道由送粉管、環(huán)形混合腔及錐形環(huán)槽組成。送粉管有8支且沿徑向均布。外冷卻水通道由進水管、出水管、外環(huán)狀水道及其隔板組成。內(nèi)錐體、錐環(huán)和錐套的端部共同構(gòu)成一球面結(jié)構(gòu)。
實施例1～實施例3尤其適用于孔類零件加工。其尺寸小而散熱條件又好，可實現(xiàn)完全的循環(huán)冷卻，不存在冷卻水死角，冷卻效果良好。不但送粉均勻，而且有惰性氣體保護，可防止氧化。激光能量和合金粉末的利用率高。它們可廣泛應(yīng)用于各種孔類零件內(nèi)壁的激光熔覆及合金化加工中。
權(quán)利要求
1.一種孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴，它由激光通道、固定在激光通道上的U形卡子和外環(huán)及錐環(huán)、固定在錐環(huán)上的錐套以及安裝在上述結(jié)構(gòu)件上的內(nèi)冷卻水通道、送粉通道和外冷卻水通道所構(gòu)成，其特征在于所說的激光通道由導(dǎo)光筒、固定在導(dǎo)光筒下部的冷卻套、固定在冷卻套上的反射鏡以及固定在導(dǎo)光筒一側(cè)的內(nèi)錐體組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴，其特征在于所說的內(nèi)冷卻水通道由安裝在外環(huán)上的進水管、進水道和出水管、出水道以及位于外環(huán)和內(nèi)錐體之間的內(nèi)環(huán)狀水道及位于進水道和出水道之間的內(nèi)環(huán)狀水道的隔板所組成。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴，其特征在于所說的送粉通道由安裝在錐環(huán)上的送粉管、位于外環(huán)和錐環(huán)之間的環(huán)形混合腔以及位于內(nèi)錐體和錐環(huán)之間的錐形環(huán)槽所組成，送粉管有2～8支且沿徑向均布。
4.按照權(quán)利要求1～3中每一個權(quán)利要求所述的孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴，其特征在于所說的外冷卻水通道由安裝在錐套上的進水管和出水管、位于錐環(huán)和錐套之間的外環(huán)狀水道以及位于進水管和出水管之間的外環(huán)狀水道的隔板所組成。
5.按照權(quán)利要求1～4中每一個權(quán)利要求所述的孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴，其特征在于所說的內(nèi)錐體、錐環(huán)和錐套的端部共同構(gòu)成一球面結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種孔類零件內(nèi)壁激光熔覆及合金化用同軸送粉嘴,屬于激光加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。它由激光通道、U形卡子、外環(huán)、錐環(huán)、錐套以及內(nèi)外冷卻水通道、送粉通道構(gòu)成。激光通道由導(dǎo)光筒、冷卻套、反射鏡及內(nèi)錐體組成。內(nèi)冷卻水通道由進水管、進水道、出水管、出水道、內(nèi)環(huán)狀水道及其隔板組成。送粉通道由送粉管、環(huán)形混合腔及錐形環(huán)槽組成。送粉管有2～8支且沿徑向均布。外冷卻水通道由進水管、出水管、外環(huán)狀水道及其隔板組成。內(nèi)錐體、錐環(huán)和錐套的端部共同構(gòu)成一球面結(jié)構(gòu)。它適用于孔類零件加工,尺寸小而散熱條件又較好,可實現(xiàn)完全的循環(huán)冷卻,不存在冷卻水死角,冷卻效果良好。它可廣泛應(yīng)用于各種孔類零件內(nèi)壁的激光熔覆及合金化加工中。
文檔編號C23C4/00GK1371779SQ0211024
公開日2002年10月2日 申請日期2002年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月1日
發(fā)明者李魯伯 申請人:李魯伯