激光送粉熔覆头和激光熔覆枪的制作方法

1.本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其是涉及一种激光送粉熔覆头和激光熔覆枪。


背景技术：

2.激光熔敷或激光包覆是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层，从而大幅提升产品性能。其中，激光熔覆枪应用较多，目前，一般在激光熔覆枪的激光喷嘴外壁安装多个送粉器，送粉器设有贯穿型孔道，通过该贯穿型孔道送粉至激光光斑上，这导致现有激光熔覆枪至少存在有安装结构复杂且粉末利用率低的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的包括提供一种激光送粉熔覆头和激光熔覆枪，以至少缓解现有技术中激光熔覆枪存在的安装结构复杂且粉末利用率低的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
5.第一方面，本发明实施例提供一种激光送粉熔覆头，包括本体和尾端保护套；
6.所述本体的内部设有沿所述本体的轴向中心线贯通所述本体的出光中心孔道；
7.以所述出光中心孔道出光的一端为尾端，所述出光中心孔道的另一端为前端，所述尾端保护套套装于所述本体的尾端的外部；
8.所述尾端保护套的内周壁和所述本体的尾端外周壁之间所夹空间形成绕所述本体的轴向中心线的环形送粉压缩通道，或者，所述尾端保护套的内部设有绕所述本体的轴向中心线的环形送粉压缩通道；
9.所述环形送粉压缩通道延伸至所述尾端保护套的尾部端面处与外环境连通形成出粉口，且所述环形送粉压缩通道的尾部宽度沿所述出光中心孔道的前端向所述出光中心孔道的尾端延伸的方向逐渐变窄；
10.在所述尾端保护套的外周壁上开设有与所述送粉压缩通道连通的送粉口。
11.在可选的实施方式中，所述出光中心孔道的前端为圆柱形孔道，所述出光中心孔道的尾端为自前端朝向尾端直径逐渐减小的锥形孔道；所述尾端保护套的外轮廓呈自所述出光中心孔道的前端向所述出光中心孔道的尾端延伸的方向直径逐渐减小的锥体状。
12.在可选的实施方式中，所述尾端保护套的外周壁上开设有多个所述送粉口，多个所述送粉口沿所述尾端保护套的径向圆周方向等间隔均匀分布。
13.在可选的实施方式中，在所述送粉口内安装有送粉接头。
14.在可选的实施方式中，沿所述出光中心孔道的延伸方向，在所述本体的中部区域的周壁内设有冷却水道，在所述本体的外周壁上开设有与所述冷却水道的一端连通的进水口和与所述冷却水道的另一端连通的出水口。
15.在可选的实施方式中，沿所述出光中心孔道的延伸方向，在所述本体的中部区域的外部套设有冷却水套，在所述冷却水套的内部设有冷却水道，在所述冷却水套的外周面
开设有与所述冷却水道的一端连通的进水口和与所述冷却水道的另一端连通的出水口。
16.在可选的实施方式中，沿所述出光中心孔道的延伸方向，在所述本体的前端区域的外周壁上开设有与所述出光中心孔道连通的保护气送气口。
17.在可选的实施方式中，在所述尾端保护套的外周面涂覆有氧化锆涂层和/或氧化钇涂层。
18.在可选的实施方式中，在所述本体的尾部的外周壁和所述尾端保护套的内周壁上涂覆有耐高温耐磨陶瓷涂层。
19.第二方面，本发明实施例提供一种激光熔覆枪，包括前述实施方式中任一项所述的激光送粉熔覆头。
20.本发明实施例能够实现如下有益效果：
21.第一方面，本发明实施例提供一种激光送粉熔覆头，包括本体和尾端保护套；具体地，本体的内部设有沿本体的轴向中心线贯通本体的出光中心孔道；以出光中心孔道出光的一端为尾端，出光中心孔道的另一端为前端，尾端保护套套装于本体的尾端的外部。尾端保护套的内周壁和本体的尾端外周壁之间所夹空间形成绕本体的轴向中心线的环形送粉压缩通道，或者，尾端保护套的内部设有绕本体的轴向中心线的环形送粉压缩通道。环形送粉压缩通道延伸至尾端保护套的尾部端面处与外环境连通形成出粉口，且环形送粉压缩通道的尾部宽度沿出光中心孔道的前端向出光中心孔道的尾端延伸的方向逐渐变窄。在尾端保护套的外周壁上开设有与送粉压缩通道连通的送粉口。
22.在本发明实施例中，通过设置尾端保护套和环形送粉压缩通道代替激光喷嘴外壁安装多个送粉器，简化了激光喷嘴的结构，同时，环形送粉压缩通道的尾部的宽度沿出光中心孔道的前端向出光中心孔道的尾端延伸的方向逐渐变窄，以在送粉过程中，粉末在送粉气流作用下自尾端保护套外周壁上的进粉口处进入，经环形送粉压缩通道加压后自出光中心孔道周侧出粉并汇至激光聚焦点处，可有效提高粉末利用率。
23.综上，本发明实施例至少缓解了现有技术中激光熔覆枪存在的安装结构复杂且粉末利用率低的技术问题。
24.本发明实施例的第二方面还提供一种激光熔覆枪，包括前述第一方面提供的激光送粉熔覆头；由于本发明实施例提供的激光熔覆枪包括第一方面提供的激光送粉熔覆头，因而，本发明实施例提供的激光熔覆枪能够达到第一方面提供的激光送粉熔覆头能够达到的所有有益效果。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例提供的激光送粉熔覆头的一种可选实施方式的整体结构剖视图；
27.图2为本发明实施例提供的激光送粉熔覆头的另一种可选实施方式的整体结构剖视图。
28.图标：1-本体；10-出光中心孔道；11-保护气送气口；2-尾端保护套；20-环形送粉压缩通道；21-送粉接头；3-冷却水套；30-冷却水道；31-进水接头；32-出水接头。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“尾”、“中部”、“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
35.实施例一
36.本实施例提供一种激光送粉熔覆头，参照图1和图2，该激光送粉熔覆头包括本体1和尾端保护套2。具体地，本体1的内部设有沿本体1的轴向中心线贯通本体1的出光中心孔道10；以出光中心孔道10出光的一端为尾端，出光中心孔道10的另一端为前端，尾端保护套2套装于本体1的尾端的外部，尾端保护套2可以但不限于焊接或螺纹连接或嵌合固定于本体1。如图1所示，尾端保护套2的内周壁和本体1的尾端外周壁之间所夹空间形成绕本体1的轴向中心线的环形送粉压缩通道20，或者，如图2所示，尾端保护套2的内部设有绕本体1的轴向中心线的环形送粉压缩通道20。环形送粉压缩通道20延伸至尾端保护套2的尾部端面处与外环境连通形成出粉口，且环形送粉压缩通道20的尾部的宽度沿出光中心孔道10的前端向出光中心孔道10的尾端延伸的方向逐渐变窄。在尾端保护套2的外周壁上开设有与送粉压缩通道连通的送粉口。
37.本实施例中，优选地，环形送粉压缩通道20整体的宽度可沿出光中心孔道10的前端向出光中心孔道10的尾端延伸的方向逐渐变窄，进而达到使送粉气流逐步加压的目的，
以避免出现堵孔现象，部分具体实施方式中，也可以是仅仅环形送粉压缩通道20的尾部的宽度沿出光中心孔道10的前端向出光中心孔道10的尾端延伸的方向逐渐变窄，以达到在出粉前对粉末加压并在出口处将粉末汇聚于激光聚焦点的目的。特别地，本实施例中的环形送粉压缩通道20的宽度是指环形送粉压缩通道20在出光中心孔道10的径向截面所在平面上内环面与外环面之间的径向距离。
38.本实施例中，通过设置尾端保护套2和环形送粉压缩通道20代替激光喷嘴外壁安装多个送粉器，简化了激光喷嘴的结构，同时，环形送粉压缩通道20的尾部的宽度沿出光中心孔道10的前端向出光中心孔道10的尾端延伸的方向逐渐变窄，以在送粉过程中，粉末在送粉气流作用下自尾端保护套2外周壁上的进粉口处进入，经环形送粉压缩通道20加压后自出光中心孔道10周侧出粉并汇至激光聚焦点处，可有效提高粉末利用率。
39.综上，本实施例至少缓解了现有技术中激光熔覆枪存在的安装结构复杂且粉末利用率低的技术问题。
40.继续参照图1和图2，本实施例的可选实施方式中，较为优选地，出光中心孔道10的前端为圆柱形孔道，出光中心孔道10的尾端为自前端朝向尾端直径逐渐减小的锥形孔道；尾端保护套2的外轮廓呈自出光中心孔道10的前端向出光中心孔道10的尾端延伸的方向直径逐渐减小的锥体状，由此，具有减轻重量、减小激光送粉熔覆头尾部所占空间和便于操作的有益效果，同时，可对应设置环形送粉压缩通道20自尾端保护套2的前端至尾端朝向出光中心孔道10倾斜，以进一步有利于粉末汇聚于激光聚焦点，进而，进一步提高粉末利用率。
41.另外，现有激光熔覆枪还存在有粉末在聚焦点密度分布不均的问题，为快速均匀送粉，使粉末在聚焦点密度分布均匀，本实施例的可选实施方式中，较为优选地，尾端保护套2的外周壁上开设有多个送粉口，多个送粉口沿尾端保护套2的径向圆周方向等间隔均匀分布。
42.为方便对接送粉，本实施例的可选实施方式中，较为优选地，在送粉口内安装有送粉接头21，以对接外设的送粉设备。
43.另外，在激光熔覆过程中激光反光反射到激光枪头上，反光产生的温度可达几千度，会严重影响生产效率，因而现有技术中的激光送粉熔覆头容易被烧坏从而使用寿命较短，相对于此，本实施例的可选实施方式中，较为优选地，如图1和图2所示，沿出光中心孔道10的延伸方向，在本体1的中部区域的外部热接触地套设有冷却水套3，在冷却水套3的内部设有冷却水道30，在冷却水套3的外周面开设有与冷却水道30的一端连通的进水口和与冷却水道30的另一端连通的出水口，进水口上连接有进水接头31，出水口上连接有出水接头32；在本实施例的其他优选实施方式中，也可以是，沿出光中心孔道10的延伸方向，在本体1的中部区域的周壁内设有冷却水道30，在本体1的外周壁上开设有与冷却水道30的一端连通的进水口和与冷却水道30的另一端连通的出水口，进水口上连接有进水接头31，出水口上连接有出水接头32。在以上列举出的两种具体实施例中，较佳地，冷却水道30围绕本体1尾部盘旋设置，通过设置冷却水道30对激光送粉熔覆头进行高效散热，强制冷却，从而提高激光送粉熔覆头的使用寿命。
44.另外，继续参照图1和图2，在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，沿出光中心孔道10的延伸方向，在本体1的前端区域的外周壁上开设有与出光中心孔道10连通的保护气送气口11，从而，可通过该保护气送气口11向被熔覆加工工件表面输送氩气或其他惰
性气体保护气，对熔覆层表面进行保护，以提高熔覆层质量。
45.另外，在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，在尾端保护套2的外周面涂覆有氧化锆涂层和/或氧化钇涂层，其中，“和/或”表示在尾端保护套2的外周面既涂覆氧化锆涂层又涂设氧化钇涂层，或者，在尾端保护套2的外周面涂覆氧化锆涂层或氧化钇涂层，通过这样的结构，可以有效地抗激光熔覆引起的反光和高温，避免在送粉头表面和出粉口出现滴珠和堵粉现象，以及，避免反光引起烧坏送粉头现象。
46.另外，在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，在本体1的尾部的外周壁和尾端保护套2的内周壁上涂覆有耐高温耐磨陶瓷涂层，从而，可以有效的延长该激光熔覆送粉头因合金粉末冲刷引起的冲蚀磨损，从而增加激光熔覆送粉头的使用寿命。
47.实施例二
48.本实施例提供一种激光熔覆枪，该激光熔覆枪包括实施例一中任一可选实施方式提供的激光送粉熔覆头。
49.由于本实施例提供的激光熔覆枪包括实施例一中描述的激光送粉熔覆头，因而，本实施例提供的激光熔覆枪能够达到实施例一中激光送粉熔覆头能够达到的所有有益效果，其具体结构和能够达到的效果可参考实施例一中各可选或优选的实施方式获得。
50.最后应说明的是：本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可；本说明书中的以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。