一种环形激光熔覆喷嘴

本发明涉及激光熔覆，特别涉及一种环形激光熔覆喷嘴。

背景技术：

1、激光熔覆是非常具有发展前景的再制造技术，可通过逐层熔覆的方式重建零部件的几何特征，并恢复其原有的机械性能。熔覆层材料与部分基体共同熔化并快速冷却，从而在基体表面获得具有良好冶金结合能力的优质涂层。激光熔覆技术具有加工效率高、涂层稀释率低且与基体结合强度高、自动化程度高、环境友好、熔覆粉末合金多样化等优点。

2、目前，激光熔覆喷嘴的送粉方式主要包括同轴送粉和旁轴送粉，其中同轴送粉又可分为多束流同轴送粉、环形同轴送粉等。送粉方式的选择对熔覆质量有着至关重要的影响。环形同轴送粉喷嘴的优势在于能够避免传统喷嘴因粉末聚集导致的堵塞，并在一定程度上缓解单点送粉喷嘴引发的粉末集中问题。然而在实际应用中，环形同轴送粉喷嘴仍面临一些问题：

3、1. 环形喷嘴在送粉过程中，粉末下落时仍然会出现分布不均的现象。部分区域粉末较为集中，形成堆积，而其他区域则显得稀疏，覆盖不足。因此熔覆过程中可能会出现局部区域过度冶金结合，而另一些区域冶金结合不足，影响熔覆层的整体质量。2. 激光束在基体表面反射后产生的高温会损坏喷嘴。3. 现有的水冷通道大多为直通式水道，冷却效果有限，冷却液在冷却进行过程中吸收热量，导致后续的冷却效果不佳，无法完全冷却喷嘴的下端，所以即使有水冷系统，喷嘴仍然会因为反射的高温而受损。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种环形激光熔覆喷嘴，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、为解决上述技术问题所采用的技术方案：

3、本发明提供了一种环形激光熔覆喷嘴，包括喷嘴体，所述喷嘴体的中心设有激光通道，所述喷嘴体设有多个气粉混合腔和环形粉末通道，多个气粉混合腔呈环形间隔设于所述激光通道的四周，所述环形粉末通道设于所述气粉混合腔的下侧，每个所述气粉混合腔连通有供金属粉末输入的送粉通道，所述气粉混合腔的下出口与环形粉末通道连通，所述环形粉末通道设有多个导流挡板，至少两个导流挡板设于所述气粉混合腔的出口的下端，所述导流挡板的上端对应所述气粉混合腔的出口的下端。

4、本发明的有益效果是：

5、激光熔覆过程中，所需的粉末和输送气体通过送粉通道进入气粉混合腔。气粉混合腔作为暂存空间，在重力和气压的共同作用下，使粉末下落并流入环形粉末通道。环形粉末通道是本发明实现均匀下粉的核心结构。环形粉末通道内设有两多个导流挡板，合理引导粉末的流动路径，避免粉末集中堆积于气粉混合腔的正下方。导流挡板能够有效将粉末分流至稀疏区域，避免粉末在挡板处滞留或堆积。同时，导流挡板的宽度由上至下逐渐增加，使粉末在下落过程中分布更加均匀，从而避免粉末堆积导致局部熔覆质量下降的问题。

6、作为上述技术方案的进一步改进，所述导流挡板呈向上弧形凸起，所述导流挡板的宽度由上至下逐渐增加。

7、作为上述技术方案的进一步改进，所述喷嘴体还设有冷却通道，所述冷却通道包括呈s 形回路覆盖于多个喷嘴体的外周壁。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述冷却通道的数量有两条，所述冷却通道包括呈 s 形回路段和直线进流段，其中 s 形回路段分别与所述冷却通道的出口和直线进流段连通，所述直线进流段与所述冷却通道的入口连通，所述冷却通道的出口和入口均设于所述喷嘴体的上侧面。

9、作为上述技术方案的进一步改进，所述喷嘴体设有外壳体，所述喷嘴体的外侧壁设有冷却槽道，所述外壳体套设于所述喷嘴体的外侧形成冷却通道。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述喷嘴体还设有环形储气仓和环形保护气通道，所述环形保护气通道设于所述环形储气仓下方，所述环形保护气通道与所述环形储气仓连通，所述环形保护气通道的出口与激光通道平行设置。

11、作为上述技术方案的进一步改进，所述环形储气仓设于所述多个气粉混合腔的外周。

12、作为上述技术方案的进一步改进，所述喷嘴体包括内芯以及套在内芯外部的外套，所述激光通道设于所述内芯的中心，多个所述气粉混合腔和环形粉末通道设于所述内芯和外套之间。

13、作为上述技术方案的进一步改进，所述内芯设有环形凸台，所述外套的顶部设于所述环形凸台的下面。

14、作为上述技术方案的进一步改进，所述环形凸台的下侧面设有第一环形台阶，所述外套的顶部设有与所述环形台阶适配的第二环形台阶。

技术特征：

1.一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于，包括喷嘴体（200），所述喷嘴体（200）的中心设有激光通道（204），所述喷嘴体（200）设有多个气粉混合腔（201）和环形粉末通道（202），多个气粉混合腔（201）呈环形间隔设于所述激光通道（204）的四周，所述环形粉末通道（202）设于所述气粉混合腔（201）的下侧，每个所述气粉混合腔（201）连通有供金属粉末输入的送粉通道（205），所述气粉混合腔（201）的下出口与环形粉末通道（202）连通，所述环形粉末通道（202）设有多个导流挡板（230），至少两个导流挡板（230）设于所述气粉混合腔（201）的出口的下端，所述导流挡板（230）的上端对应所述气粉混合腔（201）的出口的下端。

2.根据权利要求1所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的一种环形激光熔覆喷嘴，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种环形激光熔覆喷嘴，包括喷嘴体，喷嘴体的中心设有激光通道，喷嘴体设有多个气粉混合腔、环形粉末通道、冷却通道和环形储气仓，多个气粉混合腔呈环形间隔设于激光通道的四周，每个气粉混合腔连通有供金属粉末输入的送粉通道，气粉混合腔的下出口与环形粉末通道连通，环形粉末通道设有多个导流挡板。粉末通过进入气粉混合腔，依靠重力和气压流入环形粉末通道。环形粉末通道内设置的导流挡板有效引导粉末流动，防止集中堆积，确保均匀分布。冷却通道设计提升了喷嘴的冷却效率，冷却液沿S形回路循环，确保喷嘴在高温条件下稳定工作。此外，还设置了环形储气仓，避免了保护气局部过度集中，从而提高熔覆过程的稳定性。

技术研发人员：来佑彬,郑正鑫,陈康寅,周丽,张艺川
受保护的技术使用者：汕头大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/10