可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴及其调节方法技术

本发明专利技术公开了一种可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，包括同轴设置的对中基体和喷嘴，对中基体外周套设有调焦组件，调焦组件与喷嘴连接并驱使对中基体沿轴向运动以调节激光焦点与工件表面的间距，对中基体沿径向延伸形成对中部，对中部的上端设有对中端板，对中端板下端固定连接有对中座，对中座与对中基体之间设有用于供对中基体活动调节的空腔，对中座的外侧设有用于供对中基体水平调节的水平调节件，对中端板上端设有用于调节对中基体的轴线倾斜度的倾角调节件，与现有技术相比，本发明专利技术能够实现喷嘴的粉斑轴线和光斑轴线精确对中以及离焦量的控制，提高粉末的利用率，获得更好的熔覆效果。

Adjustable High Speed Laser Cladding Ring Coaxial Powder Feeding Nozzle and Its Adjustment Method

【技术实现步骤摘要】
可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴及其调节方法
本专利技术涉及激光熔覆
，具体涉及一种可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴。
技术介绍
高速激光熔覆是一种新兴的表面改性技术，现阶段主要用于在金属表面形成一层不同于基体材料的功能涂层，能够有效地改善和增强基体的表面特性，以提高基体材料的耐磨性，耐腐蚀性等性能，传统的激光熔覆是激光直接加热零件基体形成熔池，外加粉末落入熔池后熔化形成较厚涂层；而高速激光熔覆则改变激光与粉末的作用过程，让激光在基体上方直接加热粉末，使得粉末形成熔融或半熔融状态后再落入基体表面以形成涂层。在高速激光熔覆技术应用中，需要调整喷嘴的离焦量(激光焦点离工件的间距)和光粉同轴(粉斑的轴线与激光光束的轴线同轴)，离焦量和光粉同轴对热处理效果产生直接的的影响，当离焦量过大，作用在工件上的功率密度过低达不到处理工件的目的；当离焦量过小，作用在工件上的功率密度过高，容易熔化激光照射点，破坏工件表面；当光粉轴线偏离，导致工件表面的熔覆层不均匀，熔覆效果差，现有技术中，通常通过直接移动激光头来进行离焦量的调节，但是调节量有限，不能实现较大的调节范围，且无法保证粉距一定；光粉同轴的调节通常通过工装夹具调整喷嘴的水平位置，虽然能调整粉斑与激光光束相交，但是无法保证粉斑的轴线与激光光束的轴线在同一平面内精确重合，误差较大，可控性低，不利于工艺调整，熔覆质量得不到保证。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，以实现喷嘴的粉斑轴线和光斑轴线精确对中以及离焦量的控制。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，包括同轴设置的对中基体和喷嘴，所述对中基体外周套设有调焦组件，所述调焦组件与喷嘴连接并驱使对中基体沿轴向运动以调节激光焦点与工件表面的间距，所述对中基体沿径向延伸形成对中部，所述对中部的上端设有对中端板，所述对中端板下端固定连接有对中座，所述对中座与对中基体之间设有用于供对中基体活动调节的空腔，所述对中座的外侧设有用于供对中基体水平调节的水平调节件，所述对中端板上端设有用于调节对中基体的轴线倾斜度的倾角调节件。本专利技术的优点在于：通过调焦组件的设置，使得喷嘴与调节组件连接，并且通过调焦组件驱动对中基体在不拆卸喷嘴的条件下进行轴向运动，保证不影响光粉同轴性的前提下实现离焦量的控制，获得不同面积的熔覆层；对中端板和对中座与对中部构成空腔，为对中基体提供了调节空间并且具有较好的结构紧凑性，水平调节件驱使对中基体水平调节，保证粉斑的轴线与激光光束的轴线相交，倾角调节件驱使对中基体的轴线倾角调节，保证粉斑的轴线与激光光束的轴线在同一平面内精确重合，提高粉末的利用率，获得更好的熔覆效果，在不必拆卸喷嘴的条件下就可以调节光粉同轴性，并且，通过水平调节件和倾角调节件可以灵活调节粉斑与光斑的位置，以满足不同宽度的熔覆要求，操作简单，方便工艺调整。进一步，所述水平调节件包括沿周向间隔设于对中座外壁的若干水平调节螺栓，所述水平调节螺栓与对中基体的轴线垂直设置，通过以上改进，通过对中端板上的倾角调节螺栓与对中基体相抵，通过调整倾角调节螺栓的松紧，给予对中基体沿轴向不同程度的力，以使对中基体带动喷嘴上下浮动，保证喷嘴喷出的粉斑的轴线与激光光束的轴线在同一平面内精确重合；倾角调节螺栓与对中基体的轴线平行设置，保证对中基体的轴线倾角调节的可靠性。进一步，所述倾角调节件包括沿周向间隔设于对中端板上端的若干倾角调节螺栓，所述倾角调节螺栓与对中端板的轴线平行设置，通过以上改进，通过对中座上的水平调节螺栓与对中基体相抵，通过调整水平调节螺栓的松紧，给予对中基体水平方向的力以使对中基体水平移动，喷嘴通过调焦组件随对中基体同步运动，保证喷嘴喷出的粉斑的轴线与激光光束的轴线相交；水平调节螺栓与对中基体的轴线垂直设置，保证对中基体水平移动的可靠性。进一步，所述调焦组件还包括套设在对中基体外周的固定环、调节座、调节套和连接套，所述固定环与对中基体过盈配合，所述调节座设于固定环上方，所述调节座的下端与调节套固定连接，所述调节套与连接套螺纹连接，且所述连接套下端与喷嘴固定连接，通过以上改进，固定环和调节座的设置为调节套提供了安装位置，方便安装；连接套与调节套螺纹连接，通过旋转调节座使对中基体沿轴向运动，在粉距离一定和不拆卸任何零件的情况下，实现离焦量的调节。进一步，所述对中基体上设有与轴线平行设置的导向槽，所述连接套上穿设有与导向槽配合的限位销，通过以上改进，导向槽和限位销的设置，在对中基体通过连接套轴向运动时，起到导向作用，并且避免喷嘴在轴向调节时连接套与对中基体发生转动，保证了光粉同轴的精确度，同时导向槽起到限位作用，防止连接套与调节套脱离，避免重新装配后光粉同轴调节困难。进一步，所述对中部的下端面设有与对中座相抵的弹性件，通过以上改进，当调整对中端板上的倾角调节螺栓时，对中端板产生将对中基体下压的力，通过控制倾角调节螺栓的旋紧程度，以使对中基体带动喷嘴上下浮动，而在对中基体上下浮动的过程中，对中座对中基体与对中座之间容易出现磨损，导致在长期使用后，对中端板的调节不精确，弹性件的设置，起到缓冲的作用，减少了对中部和对中座之间的磨损，同时弹性件对对中部的弹力使得对中基体在对中座与对中端板之间的位置更加稳定，使得对中基体的调节过程更加可靠。进一步，所述固定环上端设有第一保护环，所述固定环外周设有第二保护环，所述第一保护环和第二保护环均与调节座和固定环相抵，通过以上改进，第一保护环和第二保护环的的设置，在旋转调节座使对中基体轴向运动以调整离焦量时，有效减少了固定环和调节座之间的磨损，并且使对中基体与调节座之间为弹性配合并使固定环与调节座之间的结构更加紧凑。进一步，所述喷嘴的中心设有激光通道，所述喷嘴外侧设有若干个进粉口，所述进粉口连接有粉管，所述喷嘴内设有与进粉口连通的环形的气粉腔，所述气粉腔下方设有锥形的环形粉道，所述气粉腔下端沿周向间隔设有竖向设置的若干通孔，所述气粉腔通过通孔与环形粉道连通，所述粉管内的气粉在气粉腔中均匀混合后通过通孔进入环形粉道以进行出粉，通过以上改进，粉管中的气粉通过进粉口进入气粉腔内，首先在气粉腔内进行混合后，通过气粉腔底部的通孔进入环形粉道内进行出粉，环形的气粉腔的设置，高速的气粉流进入气粉腔，沿着环形轨迹运动并充满气粉腔，同时，气粉在腔壁内来回碰撞使气粉在气粉腔内进行充分的混合；通孔的设置，使得混合后的气粉通过通孔均匀的进入环形粉道，避免大量的气粉同时进入环形粉道内导致出粉量过大，造成堵塞和浪费；锥形的环形粉道的设置，保证出粉后的粉斑与激光光斑交汇，气粉通过环形粉道统一出粉，具有良好的汇聚性。进一步，所述喷嘴包括内喷嘴和外喷嘴，所述内喷嘴和外喷嘴套和构成气粉腔和环形粉道，通过以上改进，气粉腔和环形粉道由内喷嘴和外喷嘴套和构成，方便加工，避免在出粉过程中与空气混合，导致气粉不均匀，进而影响熔覆质量。进一步，所述进粉口与通孔垂直设置，通过以上改进，在气粉进入气粉腔后，不会瞬间进入通孔内，保证粉管内的气粉流在气粉腔内混合均匀后，均匀的进入环形粉道，避免大量的气粉同时进入环形粉道内导致出粉量过大，造成浪费。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，其特征在于：包括同轴设置的对中基体(2)和喷嘴(1)，所述对中基体(2)外周套设有调焦组件(3)，所述调焦组件(3)与喷嘴(1)连接并驱使对中基体(2)沿轴向运动以调节激光焦点与工件表面的间距，所述对中基体(2)沿径向延伸形成对中部(2.1)，所述对中部(2.1)的上端设有对中端板(5.1)，所述对中端板(5.1)下端固定连接有对中座(4.1)，所述对中座(4.1)与对中基体(2)之间设有用于供对中部(2.1)活动调节的空腔，所述对中座(4.1)的外侧设有用于供对中基体(2)水平调节的水平调节件(4)，所述对中端板(5.1)上端设有用于调节对中基体(2)的轴线倾斜度的倾角调节件(5)。

【技术特征摘要】
1.一种可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，其特征在于：包括同轴设置的对中基体(2)和喷嘴(1)，所述对中基体(2)外周套设有调焦组件(3)，所述调焦组件(3)与喷嘴(1)连接并驱使对中基体(2)沿轴向运动以调节激光焦点与工件表面的间距，所述对中基体(2)沿径向延伸形成对中部(2.1)，所述对中部(2.1)的上端设有对中端板(5.1)，所述对中端板(5.1)下端固定连接有对中座(4.1)，所述对中座(4.1)与对中基体(2)之间设有用于供对中部(2.1)活动调节的空腔，所述对中座(4.1)的外侧设有用于供对中基体(2)水平调节的水平调节件(4)，所述对中端板(5.1)上端设有用于调节对中基体(2)的轴线倾斜度的倾角调节件(5)。2.根据权利要求1所述的可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述水平调节件(4)包括沿周向间隔设于对中座(4.1)外壁的若干水平调节螺栓(4.2)，所述水平调节螺栓(4.2)与对中基体(2)的轴线垂直设置。3.根据权利要求1所述的可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述倾角调节件(5)包括沿周向间隔设于对中端板(5.1)上端的若干倾角调节螺栓(5.2)，所述倾角调节螺栓(5.2)与对中端板(5.1)的轴线平行设置。4.根据权利要求1所述的可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述调焦组件(3)还包括套设在对中基体(2)外周的固定环(2.3)、调节座(3.1)、调节套(3.2)和连接套(3.3)，所述固定环(2.3)与对中基体(2)过盈配合，所述调节座(3.1)设于固定环(2.3)上方，所述调节座(3.1)的下端与调节套(3.2)固定连接，所述调节套(3.2)与连接套(3.3)螺纹连接，所述连接套(3.3)下端与喷嘴(1)固定连接。5.根据权利要求4所述的可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述对中基体(2)上设有与轴线平行设置的导向槽(2.2)，所述连接套(3.3)上穿设有与导向槽(2.2)配合的限位销(3.4)。6.根据权利要求1所述的可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述对中部(2.1)的下端面设有与对中座(4.1)相抵的弹性件(6)。7.根据权利要求4所述的可调节的高速激光熔覆环形同轴送粉喷嘴，其特征在于：所述固定环(2.3)上端设有第一保护环(7)，所述固定环(2.3)外周设有第二保护环(8)，所述第二保护环(8)和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建宁，王奕，刘代刚，
申请(专利权)人：宁波中物力拓超微材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33