RU165282U1

RU165282U1 - THREE-CHAMBER NOZZLE FOR GAS-POWDER LASER SURFACE

Info

Publication number: RU165282U1
Application number: RU2015136959/02U
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Зябрев
Original assignee: Игорь Александрович Зябрев
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2016-10-10

Abstract

Трёхкамерное сопло для газопорошковой лазерной наплавки, содержащее внешнее сопло со штуцером для подвода газопорошковой смеси, внутреннее направляющее сопло для подвода защитного газа и внешнюю обойму, имеющую штуцер для подвода формирующего поток газопорошковой струи защитного газа, отличающееся тем, что оно снабжено сканатором лазерного излучения, при этом внутреннее сопло и внешняя обойма установлены с возможностью перемещения относительно внешнего сопла.A three-chamber nozzle for gas-powder laser surfacing containing an external nozzle with a nozzle for supplying a gas-powder mixture, an internal guide nozzle for supplying a protective gas and an external holder having a nozzle for supplying a protective gas forming a stream of a gas-powder jet, characterized in that it is equipped with a laser radiation scanner, this inner nozzle and the outer casing are installed with the possibility of movement relative to the outer nozzle.

Description

Трех камерное сопло для лазерной газопорошковой наплавкиThree chamber nozzle for laser gas powder surfacing

Полезная модель относится к оборудованию для лазерной обработки материалов, а именно к устройствам для формирования газопорошковой струи с целью увеличения зоны подачи порошка, равномерности, размеров и качества наплавленного слоя.The utility model relates to equipment for laser processing of materials, namely, devices for forming a gas-powder jet in order to increase the powder supply zone, uniformity, size and quality of the deposited layer.

Известно сопло для лазерной обработки, содержащее корпус, патрубок для подачи газопорошковой смеси, установленный тангенциально в кольцевой зазор, вставку в виде усеченного конуса, по образующим которой выполнены каналы, оси которых пересекаются внутри сопла. (RU 2002128384 А, 27.04.2004)Known nozzle for laser processing, comprising a housing, a nozzle for supplying a gas-powder mixture, installed tangentially in the annular gap, an insert in the form of a truncated cone, along the channels of which the axes intersect inside the nozzle. (RU 2002128384 A, 04/27/2004)

Недостатком данного устройства является недостаточная равномерность в фокусе и малая зона «перетяжки» газопорошковой струи на выходе из сопла и низкая эффективность при сканировании лазерного луча.The disadvantage of this device is the lack of uniformity in focus and a small zone of "constriction" of the gas-powder jet at the exit of the nozzle and low efficiency when scanning a laser beam.

Известно также порошковое сопло, содержащее внешнее сопло со штуцером для подвода газопорошковой смеси, внутреннее направляющее сопло для подвода защитного газа, внешнюю обойму, имеющую штуцер для подвода формирующего защитного газа. (DE 10035622 A1, 07.02.2002)A powder nozzle is also known that contains an external nozzle with a fitting for supplying a gas-powder mixture, an internal guide nozzle for supplying a protective gas, an external casing having a fitting for supplying a forming protective gas. (DE 10035622 A1, 02/07/2002)

Недостатком данного устройства является отсутствие регулировок для настройки совмещения фокуса лазерного луча и фокуса газопорошковой струи.The disadvantage of this device is the lack of adjustments to adjust the combination of the focus of the laser beam and the focus of the gas-powder jet.

Задачей полезной модели является создание сопла, позволяющего формировать равномерную газопорошковую струю с возможностью изменения фокуса и размера перетяжки по траектории сканирования лазерного луча.The objective of the utility model is to create a nozzle that allows the formation of a uniform gas-powder jet with the possibility of changing the focus and size of the waist along the scanning path of the laser beam.

Технический результат, на который направлена полезная модель, заключается в увеличении зоны подачи порошка, равномерности, размеров и качества наплавленного слоя при газопорошковой лазерной наплавке.The technical result, which is directed to a utility model, is to increase the zone of powder supply, uniformity, size and quality of the deposited layer during gas-powder laser surfacing.

Данный технический результат достигается за счет того, что трех камерное сопло для газопорошковой лазерной наплавки содержит сканатор лазерного излучения, штуцера для подвода газа транспортирующего порошок и формирующего защитного газов расположены в одну сторону и тангенциально к камерам ввода, внутреннее сопло имеет возможность перемещения относительно внешнего сопла для точной настройки и совмещения фокуса потока газопорошковой струи и фокуса лазерного луча, внешняя обойма имеет возможность перемещения относительно внешнего сопла для точной настройки формирования потока газопорошковой струи и предназначено для газопорошковой лазерной наплавки.This technical result is achieved due to the fact that the three-chamber nozzle for gas-powder laser surfacing contains a laser scanner, the nozzles for supplying gas transporting the powder and forming protective gases are located in one direction and tangentially to the input chambers, the inner nozzle has the ability to move relative to the outer nozzle for fine-tuning and combining the focus of the flow of the gas-powder jet and the focus of the laser beam, the external clip has the ability to move relative to the external pla for fine tuning the formation of a stream of a gas-powder jet and is intended for gas-powder laser surfacing.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид трех камерного сопла для газопорошковой лазерной наплавки. Трех камерное сопло для газопорошковой лазерной наплавки состоит из внешнего сопла 1 со штуцером 2, внутреннего направляющего сопла 3, внешней обоймы 4, имеющей штуцер 5 для подвода формирующего защитного газа, закрепленной на внешнем сопле 1, установленного в корпусе сканатора лазерного излучения 7 . The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a general view of three chamber nozzles for gas-powder laser surfacing. The three chamber nozzle for gas-powder laser surfacing consists of an external nozzle 1 with a fitting 2, an internal guide nozzle 3, an external holder 4 having a fitting 5 for supplying a protective gas, mounted on an external nozzle 1 mounted in the laser scanner body 7.

Трех камерное сопло для газопорошковой лазерной наплавки работает следующим образом: при подаче газопорошковой струи от дозирующего устройства через штуцер 2, газопорошковая смесь проходит между внешним соплом 1 и внутренним соплом 3, формируя конусный факел газопорошковой струи на выходе из сопла. Внутреннее сопло 3 имеет возможность перемещения относительно внешнего сопла 1, что необходимо для точной настройки и совмещения фокуса потока газопорошковой струи и фокуса лазерного луча. Для защиты оптического тракта от продуктов горения, во внутреннее сопло 3 подается защитный газ. Для формирования равномерного потока газопорошковой струи и изменения размера перетяжки фокуса во внешнюю обойму 4 через штуцер 5 подается формирующий защитный газ. Внешняя обойма 4 имеет возможность перемещения относительно внешнего сопла 1 для точной настройки формирования потока газопорошковой струи. Штуцера 2,5 направлены в одну сторону и тангенциально к камерам ввода газов. Поток защитного газа 9 на выходе из сопла 3 оказывается охваченным газопорошковым потоком 10, а поток формирующего защитного газа 11 обжимает поток 9 и 10, формируя узконаправленную, цилиндрическую струю. Сфокусированный лазерный луч 6 отраженный зеркалом сканатора 7 в корпусе попадает на обрабатываемую поверхность 8 в зоне фокусировки. Фокусы лазерного луча и газопорошкового потока должны быть совмещены.A three-chamber nozzle for gas-powder laser surfacing works as follows: when a gas-powder jet is supplied from the metering device through the nozzle 2, the gas-powder mixture passes between the external nozzle 1 and the internal nozzle 3, forming a conical torch of the gas-powder jet at the exit of the nozzle. The inner nozzle 3 has the ability to move relative to the outer nozzle 1, which is necessary for fine tuning and combining the focus of the flow of the gas powder jet and the focus of the laser beam. To protect the optical path from combustion products, shielding gas is supplied to the inner nozzle 3. To form a uniform stream of a gas-powder jet and to change the size of the focus constriction, an protective shielding gas is supplied through the nozzle 5 through the nozzle 5. The outer casing 4 has the ability to move relative to the external nozzle 1 to fine tune the formation of the flow of the gas-powder jet. Fittings 2.5 are directed in one direction and tangentially to the gas inlet chambers. The flow of protective gas 9 at the outlet of the nozzle 3 is covered by a gas-powder flow 10, and the flow of forming protective gas 11 compresses the flow 9 and 10, forming a narrow, cylindrical stream. The focused laser beam 6 reflected by the mirror of the scanner 7 in the housing hits the surface to be treated 8 in the focus area. The foci of the laser beam and the gas-powder flow must be combined.

Проведенные эксперименты с использованием Со₂ лазера мощностью 2 кВТ, при скорости обработки 2 мм/с, расходе порошка 5 гр/с, производилось сканирования лазерного луча с размером пятна в фокусе 1,0 мм, амплитудой 10 мм и частотой 150 Гц по круговой траектории, показали, что расходы газов, защитного, транспортирующего порошок и формирующего должны быть в пропорции соответственно 2:5:10 л/мин.The experiments using a Co ₂ laser with a power of 2 kW, at a processing speed of 2 mm / s, a powder flow rate of 5 g / s, a laser beam was scanned with a spot size in focus of 1.0 mm, an amplitude of 10 mm, and a frequency of 150 Hz along a circular path , showed that the consumption of gases, protective, transporting the powder and forming should be in proportion 2: 5: 10 l / min, respectively.

Использование трех камерного сопла для газопорошковой лазерной наплавки позволит увеличить зону подачи порошка, равномерность, размеры и качество наплавленного слоя при газопорошковой лазерной наплавке, а, следовательно, увеличить производительность газопорошковой лазерной наплавки, получить необходимое распределение порошка по траектории сканирования лазерного излучения, регулировать форму и геометрические размеры наплавленного слоя.The use of three chamber nozzles for gas-powder laser surfacing will increase the powder supply area, uniformity, size and quality of the deposited layer during gas-powder laser surfacing, and, consequently, increase the productivity of gas-powder laser surfacing, obtain the necessary powder distribution along the scanning path of laser radiation, adjust the shape and geometric dimensions of the deposited layer.

Claims

A three-chamber nozzle for gas-powder laser surfacing containing an external nozzle with a nozzle for supplying a gas-powder mixture, an internal guide nozzle for supplying a protective gas and an external holder having a nozzle for supplying a protective gas forming a stream of a gas-powder jet, characterized in that it is equipped with a laser radiation scanner, this inner nozzle and the outer casing are installed with the possibility of movement relative to the outer nozzle.