一种带下侧保护气流道的卸载式宽带送粉喷嘴的制作方法

本实用新型涉及一种喷嘴，尤其涉及一种带下侧保护气流道的卸载式宽带送粉喷嘴。

背景技术：

激光再制造技术作为一种绿色、前沿的再制造技术，在大型工程装备修复、重要部件再制造方面，产生了显著的经济效益和良好的社会效益。

激光再制造技术多采用同步送粉激光熔覆的方式，按照送粉喷嘴与光束相对位置的不同，同步送粉又分为同轴送粉和侧向送粉，其中，侧向送粉适用于宽带激光熔覆，对于一些大型工件，如大型轴类零件表面、大面积平面激光熔覆等场合，利用宽带激光熔覆，能够大大提高熔覆效率，并且可以减少搭接次数和热影响区，从而得到更好质量的熔覆层。

激光再制造过程中送粉方式按照送粉动力源的不同，可以分为重力式送粉和载气式送粉等不同类型。其中，重力式送粉是依靠粉末的自重进行输送，特别适用于垂直送粉，这种送粉方式粉末利用率较高，可达90％，得到的熔覆层平滑，熔覆质量好，但是面对复杂工况，长距离输送粉末时，存在粉末输运动力不足的问题，影响粉末输出的连续性和均匀性，同时，在一定角度的侧向送粉时，粉末仅在重力作用下，粉末从喷嘴呈抛物状输出，粉末进入熔池的准确度低，严重影响了粉末利用率，这些都制约了重力式送粉的应用。

载气式送粉是基于气固两相流原理，依靠气体的动力输送粉末，这种方式可以实现气粉均匀混合，粉末输出的连续性、均匀性好，且基本不受送粉器和喷嘴相对位置的限制，可实现复杂工况、长距离、任意角度的粉末输出，所以载气式送粉方式被广泛采用，但是载气式送粉存在的问题是粉会受到载气的影响，一方面，在载气的作用下易造成输出粉束的发散，粉末的汇聚度低，使得粉末利用率很低(一般低于50％)；另一方面受载气加速作用，粉末输出速度很大，易造成粉末剧烈反弹，不利于光粉耦合，对熔覆层形成有不利影响。

所以，减小粉末发散，增加光粉耦合度，提高粉末利用率是载气式送粉相关结构设计的重要参考。

专利CN103990800A公开了一种用于激光3D打印机的泄压式旁轴送粉喷嘴装置，所述喷嘴装置带有一个漏斗形圆锥腔体结构，并在端盖上开设泄压出口，用来排出部分载气，这种方式可以在一定程度上将金属粉末和输运载气分离，减小载气对粉末输出质量的不利影响，但是，采用这种结构，一方面由于粉气分离腔空间较粉末输出流道大许多，会造成部分粉末滞留在锥形分离腔内，从而影响粉末的定量、均匀输出，对激光熔覆具有不利影响；另一方面，这种复杂结构大大增加了喷嘴体积，不利于在激光熔覆过程中灵活使用。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种带下侧保护气流道的卸载式宽带送粉喷嘴。

本实用新型的技术方案是：

一种带下侧保护气流道的卸载式宽带送粉喷嘴，包括从上到下依次水平叠设且相互固定的顶板、隔片和底板；顶板入口段向上倾斜延伸，顶板入口段上设有粉末通孔，底板入口段上设有卸载通孔，粉末通孔的顶口外露于顶板构成粉末入口，粉末通孔的底口与卸载通孔通过过滤网上的通孔连通，过滤网铺设在卸载通孔上，

顶板与隔片之间设有水平的粉末流道，粉末流道的一端与粉末通孔连通，另一端延伸至顶板与隔片的出口端构成粉末出口；

底板与隔片之间设有水平的保护气流道，保护气流道的一端与底板上的保护气通孔连通，另一端延伸至底板与隔片的出口端构成保护气流道出口。

进一步，保护气流道出口位于粉末出口的正下方。

进一步，保护气流道的宽度大于粉末流道的宽度。

进一步，顶板的底面上开设有第一凹槽，底板的顶面上开设有第二凹槽，隔片的顶面与第一凹槽围合成粉末流道，隔片的底面与第二凹槽围合成保护气流道，且第二凹槽的槽宽大于第一凹槽的槽宽。

进一步，所述隔片上开设有贯通孔，且贯通孔与粉末通孔和卸载孔上下对准并贯通。

进一步，顶板入口段向上倾斜45°

进一步，保护气通孔沿所述底板竖直设置，保护气通孔与第二凹槽相连通。

进一步，卸载孔的顶面周边设有环形定位槽。

进一步，过滤网通过密封垫圈设置在定位槽内，密封垫圈与过滤网依次置于定位槽内，固定压紧后过滤网的顶面与底板的顶面平齐。

进一步，所述密封垫圈为弹性平垫圈，所述过滤网为金属网。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型兼具载气式送粉和重力式送粉的优势，同时克服了两者的不足，粉气进入喷嘴之前，载气可以发挥在粉末输运过程中优势，进入喷嘴后通过卸载孔将输运用载气卸掉后实现了载气与粉末的分离，避免了载气对后续粉末输出的不利影响。在卸载掉载气后，粉末依靠惯性和重力作用沿粉末流道下壁输出；同时，在粉末流道的下侧同步添加惰性保护气，粉末受到保护气的整流作用，可以保持较好的挺度和方向性，避免粉束仅在重力作用下造成的抛物状形态，进入熔池的准确性由此得到保障，粉末利用率有效提高；

附图说明

图1是本实用新型的结构爆炸图。

图2是本实用新型的剖视图。

图3是顶板的仰视图。

图4是顶板的侧视图。

图5是隔片的俯视图。

图6是底板的俯视图。

图7是图6中A-A向剖视图。

图8是本实用新型工作原理图。

具体实施方式

如图所示，一种带下侧保护气流道的卸载式宽带送粉喷嘴，包括从上到下依次水平叠设且相互固定的顶板1、隔片2和底板3；顶板入口段11向上倾斜延伸，顶板入口段11上设有粉末通孔111，底板3的入口段上设有卸载通孔33，粉末通孔111的顶口外露于顶板构成粉末入口，粉末通孔111的底口与卸载通孔33通过过滤网4上的通孔连通，过滤网4铺设在卸载通孔33顶面的定位槽331上，

顶板1与隔片2之间设有水平的粉末流道M，粉末流道M的一端与粉末通孔111连通，另一端延伸至顶板与隔片的出口端构成粉末出口m；

底板3与隔片2之间设有水平的保护气流道N，保护气流道N的一端与底板3上的保护气通孔32连通，另一端延伸至底板与隔片的出口端构成保护气出口n。

保护气出口n位于粉末出口m正下方，使得保护气更好的托举粉束。

护气流道N的宽度大于粉末流道M的宽度，保证整个粉束可以受到保护气均匀一致的托举作用。

顶板1的底面上开设有第一凹槽12，底板3的顶面上开设有第二凹槽31，隔片2的顶面与第一凹槽12围合成粉末流道M，隔片2的底面与第二凹槽31围合成保护气N流道，且第二凹槽31的槽宽大于第一凹槽12的槽宽。

所述隔片2上开设有贯通孔21，且贯通孔21与粉末通孔111和卸载孔33上下对准并贯通。

顶板入口段111向上倾斜45°。

保护气通孔32沿所述底板3竖直设置，保护气通孔32与第二凹槽31相连通。

卸载孔33的顶面周边设有环形定位槽331，密封垫圈5与过滤网4依次置于定位槽331内，

所述过滤网4通过弹性密封垫圈5固定在定位槽内，保证压紧后过滤网4的顶面与底板3的顶面平齐，并防止粉末颗粒从过滤网4和定位槽之间的间隙漏出。

所述过滤网4为金属网，为保证粉末不穿过，所述过滤网4采用致密金属网，且卸载通孔33上可以叠设多层过滤网4来增加滤网强度和过滤效果。

顶板1、隔片2和底板3上设有贯通的螺孔6，顶板1、隔片2和底板3通过螺钉上下固定，过滤网4夹紧在隔片2和底板3的之间。

如图8所示，在粉末通孔111的粉末入口处接入气载粉末混合体ab，粉末在载气的裹挟下进入本实用新型，载气b会通过卸载孔33自由泄出，而粉末a则会受到过滤网4的阻隔，并在过滤网4的反弹力及重力的作用下进入粉末流道M，粉末a依靠剩余动能和重力作用沿粉末流道M的下壁从粉末出口输出。

旁轴侧向送粉时粉末投送的角度一般为45度左右，输出的粉束仅在重力作用下易变形下垂，形成抛物状，此时粉束挺度差，粉末不易集中，粉末进入熔池的准确性低，造成粉末利用率低。本实用新型由保护气通孔32同步向保护气流道N通入惰性保护气c，在粉末出口处，位于正下方的保护气c对粉束a具有整流作用，使得粉束a保持良好的挺度和方向性，使粉末更准确、集中的进入激光束d辐照所形成的熔池e中，粉末利用率可以有效提高；此外，添加的惰性保护气c可以在熔池e周围形成气氛保护，减小熔层氧化，提高熔覆质量。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。