ТРЁХКАМЕРНОЕ СОПЛО ДЛЯ ГАЗОПОРОШКОВОЙ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ

Трех камерное сопло для лазерной газопорошковой наплавки
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.
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)
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.
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)
Недостатком данного устройства является отсутствие регулировок для настройки совмещения фокуса лазерного луча и фокуса газопорошковой струи.
Задачей полезной модели является создание сопла, позволяющего формировать равномерную газопорошковую струю с возможностью изменения фокуса и размера перетяжки по траектории сканирования лазерного луча.
Технический результат, на который направлена полезная модель, заключается в увеличении зоны подачи порошка, равномерности, размеров и качества наплавленного слоя при газопорошковой лазерной наплавке.
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.
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 .
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.
2
Проведенные эксперименты с использованием Со 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.
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.