本實(shí)用新型涉及一種用于高功率激光快速成型的四路送粉裝置，屬于激光增材制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近兩年來，隨著增材制造裝備、激光成型工藝等技術(shù)發(fā)展的越來越成熟，增材制造在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其正在快速地改變著傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式。運(yùn)用激光快速成型制造技術(shù)直接進(jìn)行工業(yè)制造，企業(yè)不需要大型機(jī)加裝備和模具，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)多材料、異質(zhì)材料零件的制造，滿足了個(gè)性化生產(chǎn)需求。激光快速成型主要用于金屬零件的直接成型和高附加值零件的修復(fù)再制造，激光功率大小、光斑大小等是決定快速成型效率的關(guān)鍵點(diǎn)，而往往送粉嘴自身承受不了大功率的熱影響。送粉嘴主要分為環(huán)路送粉、四路送粉方式，四路送粉主要用于大面積激光快速成型或零部件修復(fù)，而大面積成型修復(fù)必須要更高功率的激光束作為能量源，目前現(xiàn)有的四路送粉裝置只能承受中低功率（0W-6KW）的激光功率，功率過大會出現(xiàn)粉嘴堵塞、粉管形變、送粉軟管熔化等現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種耐高功率、粉末匯聚性穩(wěn)定、靈活調(diào)節(jié)粉末匯聚點(diǎn)的四路送粉裝置。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種用于高功率激光快速成型的四路送粉裝置，包括激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊、位于激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊輸出端的噴嘴以及設(shè)置在噴嘴周向的粉末匯聚銅管，其特征在于：在所述激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊的下端設(shè)置有一水冷導(dǎo)向筒，所述噴嘴設(shè)置在所述水冷導(dǎo)向筒內(nèi)，在所述水冷導(dǎo)向筒上設(shè)置有冷卻水入口、冷卻水出口以及連通冷卻水入口和冷卻水出口的冷卻水通道，在所述冷卻水通道上還連接有四個(gè)粉管冷卻模塊，所述粉末匯聚銅管設(shè)置在所述粉管冷卻模塊上。

在所述激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊與所述水冷導(dǎo)向筒之間還設(shè)置有擋光板。

所述粉管冷卻模塊設(shè)置在一粉管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，該粉管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可滑動的設(shè)置在所述水冷導(dǎo)向筒上。

粉末匯聚銅管通過O型圈密封嵌入在送粉管冷卻模塊內(nèi)，送粉管冷卻模塊上連接與所述冷卻水通道連通的進(jìn)出水銅管。

所述水冷導(dǎo)向筒外壁設(shè)置了進(jìn)水卡套接頭、出水卡套接頭和四條導(dǎo)向槽，所述粉管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置在導(dǎo)向槽上，所述進(jìn)水卡套接頭設(shè)置在所述冷卻水入口處，所述出水卡套接頭設(shè)置在所述冷卻水出口處。

在所述粉末匯聚銅管的入口連接有一硅膠軟管。

本實(shí)用新型在激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊與水冷導(dǎo)向筒之間還設(shè)置有擋光板，其主要作用是阻擋成型過程中激光作用在零件表面后的反射光，防止反射光破壞設(shè)備其他結(jié)構(gòu)。

水冷導(dǎo)向筒，圓筒外壁設(shè)置了進(jìn)出水卡套接頭和四條導(dǎo)向槽，卡套接頭內(nèi)部通道流向水冷保護(hù)嘴。

水冷保護(hù)嘴，與導(dǎo)向筒連接，內(nèi)部開設(shè)了環(huán)路水冷槽，能夠在高溫下，保護(hù)導(dǎo)向筒和激光準(zhǔn)直聚焦模塊內(nèi)部不受污染。

粉管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過滑塊在導(dǎo)向筒的導(dǎo)向槽內(nèi)上下滑動，調(diào)整四根送粉銅管的粉末匯聚焦點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與不同激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊相匹配。

粉管冷卻模塊，通過O型圈嵌套在粉末匯聚銅管上，使冷卻水在粉管外壁形成環(huán)路冷卻通道。粉管冷卻模塊兩邊焊接冷水銅管，銅管兩頭分別用卡套接頭連接外部冷卻水源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本實(shí)用新型的四路送粉裝置分別為導(dǎo)向筒、保護(hù)嘴、四根粉末匯聚銅管提供循環(huán)冷卻水，能夠直接且有效地控制了因高功率激光產(chǎn)生的高溫輻射使粉末直接熔融在粉末匯聚銅管里造成堵粉的現(xiàn)象，循環(huán)的冷卻水持續(xù)地為該裝置降溫，保證了導(dǎo)向管、保護(hù)嘴和粉末匯聚銅管的連續(xù)工作時(shí)的穩(wěn)定性，實(shí)踐證明該送粉裝置能夠在6KW-9KW高功率激光下正常工作。

2、通過粉管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整粉末匯聚點(diǎn)的高度可以適配多種不同焦距的激光熔覆頭，也可以根據(jù)激光快速成型工藝，在光斑大小和激光功率一定的情況下，調(diào)整成型面處粉末匯聚點(diǎn)的大小，實(shí)現(xiàn)最佳的粉末利用率。

3、本方案采用硅膠軟管與粉末匯聚銅管相連，通過硅膠軟管輸入金屬粉末，與傳統(tǒng)的PU管相比，硅膠軟管可耐300℃高溫，而PU管耐溫只耐60℃左右，其能夠有效的防止因激光成型過程中的反光熔化送粉軟管的現(xiàn)象。冷卻水管進(jìn)出口接頭采用卡套式接頭，與傳統(tǒng)的快速接頭相比，防止水管受熱變形后出現(xiàn)漏水等現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的一種用于高功率激光快速成型的四路送粉裝置主視圖；

圖2為圖1中C方向的剖視圖；

圖3為圖2中E方向的剖視圖；

圖4為圖3中粉管冷卻模塊局部放大視圖；

圖中：1激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊；2擋光板；3水冷導(dǎo)向筒；4粉管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；5水冷保護(hù)嘴；6粉管冷卻模塊；7粉末匯聚銅管；8螺紋卡套接頭；9卡套直通接頭；10大O型圈；11小O型圈；12導(dǎo)向筒冷卻通道；13第一進(jìn)水口；14第一出水口；15水冷保護(hù)嘴冷卻通道；16第二進(jìn)水口；17第二出水口；18粉嘴冷卻通道。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步描述。

圖1所示，一種用于高功率激光快速成型的四路送粉裝置，包括激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊1，擋光板2，水冷導(dǎo)向筒3，粉管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4，水冷保護(hù)嘴5，粉管冷卻模塊6，粉末匯聚銅管7，8螺紋卡套接頭，9卡套直通接頭，10大O型圈，11小O型圈。擋光板2安裝在激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊1和水冷導(dǎo)向筒3之間，擋光板2上設(shè)有水管和粉管的布線孔，擋光板2能夠有效的阻擋成型過程中高功率激光作用在零件表面后的反射光，防止反射光破壞設(shè)備其他結(jié)構(gòu)。如圖2，水冷保護(hù)嘴5和水冷導(dǎo)向筒3之間裝有兩個(gè)不同大小的O型密封圈10，水冷導(dǎo)向筒3前后安裝有螺紋卡套接頭8，導(dǎo)向筒3內(nèi)部有通孔連接水冷保護(hù)嘴5，不僅在成型過程中為導(dǎo)向筒3和保護(hù)嘴5提供循環(huán)水冷，而且進(jìn)出水卡套接頭8安裝位置較高，避免了激光高溫熔化進(jìn)出水管。外部的冷卻水通過第一進(jìn)水口13，流向?qū)蛲怖鋮s通道12，經(jīng)過水冷保護(hù)嘴冷卻通道15，最終從第一出水口14流出，從而保證了導(dǎo)向筒3和保護(hù)嘴5在超高溫成型環(huán)境下的物理特性。

粉末調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4利用滑塊在導(dǎo)向筒3的導(dǎo)向槽內(nèi)上下滑動，調(diào)整四根粉末匯聚銅管7到合適的粉末匯聚焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了與不同激光頭準(zhǔn)直聚焦模塊1相匹配，也可以根據(jù)激光快速成型工藝特性，在光斑和激光功率一定的情況下，調(diào)整成型面處粉末匯聚點(diǎn)的大小，實(shí)現(xiàn)最佳的粉末利用率。如圖3，粉末匯聚銅管7嵌入在粉管冷卻模塊6內(nèi)部，兩者間通過一對O型密封圈11密封，粉管冷卻模塊6兩端焊接了進(jìn)出水銅管，進(jìn)出水銅管兩端連接卡套直通接頭9。外部冷卻水從第二進(jìn)水口16流入粉管冷卻模塊6后，經(jīng)過粉末匯聚銅管7外壁與粉管冷卻模塊6之間的粉嘴冷卻通道18后，從第二出水口17流出。高功率激光快速成型時(shí)，粉末在惰性氣體的承載下，通過硅膠軟管從設(shè)備外部送到粉末匯聚銅管7內(nèi)，然后通過粉末匯聚銅管7將粉末匯聚到光斑焦點(diǎn)處。粉末匯聚銅管7距離成型件表面距離很近（10mm-20mm），受熔池高溫輻射和激光反光的影響，金屬粉末很容易在粉末匯聚銅管7內(nèi)熔融并凝結(jié)，導(dǎo)致粉末匯聚銅管7堵塞。通過水冷持續(xù)地為粉末匯聚銅管7冷卻，降低銅管內(nèi)環(huán)境溫度低于金屬粉末的熔點(diǎn)，防止粉末匯聚銅管7的堵塞。綜上本實(shí)用新型提供了一種耐高功率、粉末匯聚性穩(wěn)定、靈活調(diào)節(jié)粉末匯聚點(diǎn)高低的四路送粉裝置。