Сопло для лазерной обработки

 

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки. Сопло для лазерной обработки содержит корпус 1, вставку 2 и патрубок 3 для подачи газопорошковой смеси в кольцевой зазор а между корпусом 1 и вставкой 2. Вставка 2 выполнена в виде усеченного круглого конуса. По образующим вставки 2 выполнены каналы b, оси 4 которых пересекаются внутри сопла в точке О. В кольцевом зазоре а установлено кольцо 5, внутренняя поверхность с которого образована круглым конусом. Основание d круглого конуса совмещено с основанием вставки 2. Патрубок 3 для подачи газопорошковой смеси установлен тангенциально внутренней поверхности с кольца 5. Такая конструкция сопла обеспечивает равномерную подачу порошка в зону наплавки, повышает КПД использования порошка за счет полного его использования и позволяет получить равнозначный наплавленный валик вне зависимости от направления перемещения детали. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки, в частности к устройствам для лазерной наплавки.

Известно устройство для лазерной обработки, содержащее излучатель, установленные в корпусе фокусирующий объектив с насадкой, эжекторное сопло и газоприемник, причем насадка выполнена с направляющей проточкой с конической торцовой стенкой, в которой выполнен открытый канал. Устройство предназначено для повышения качества обработки и уменьшения расхода технологического газа для защиты сварного шва (а.с. СССР № 1824275, В 23 К 26/00, 1990).

Недостатком известного сопла является невозможность получения одинакового по размеру наплавленного валика при разных направлениях перемещения детали. Известное устройство не предназначено для подачи порошка в зону наплавки.

Наиболее близким по технической сущности является сопло для лазерной обработки, содержащее корпус, вставку и патрубок для подачи порошка. Вставка установлена в корпусе с кольцевым зазором, при этом торец вставки размещен на расстоянии от торца корпуса, равном 0,1-0,7 диаметров сопла, а патрубок для подачи порошка через стенку корпуса введен в кольцевой зазор перпендикулярно оси сопла (патент РФ № 2031764, В 23 К 26/00, 1991).

Недостатком известного сопла является невозможность обеспечить равномерную подачу порошка в зону наплавки и получение одинакового по размеру наплавленного валика при разных направлениях перемещения детали, а также низкий КПД использования порошка.

Задачей изобретения является обеспечение равномерной подачи порошка в зону наплавки и получение одинакового по размеру наплавляемого валика независимо от направления перемещения детали, а также повышение КПД использования порошка.

Задача решается тем, что в сопле для лазерной обработки, содержащем корпус, вставку, выполненную в виде усеченного круглого конуса, и патрубок для подачи газопорошковой смеси в кольцевой зазор между корпусом и вставкой, по образующим вставки выполнены каналы, оси которых пересекаются внутри сопла, в кольцевом зазоре установлено кольцо, внутренняя поверхность которого образована круглым конусом, основание круглого конуса совмещено с основанием вставки, а патрубок для подачи газопорошковой смеси установлен тангенциально внутренней поверхности кольца.

Внутренняя поверхность кольца выполнена из высокопрочного сплава.

Известно устройство для лазерно-дуговой обработки, содержащее корпус, сопло, электрод и линзу, установленную соосно электроду, который выполнен полым, водоохлаждаемым и установлен через завихритель на водоохлаждаемом сопле, выполненном с каналом для выхода плазменной дуги, а линза установлена в полости электрода и фокус ее расположен в центре соплового канала (а.с. СССР № 1815085, В 23 К 26/00, 1989).

Недостатком известного устройства является невозможность производить наплавку порошком с подачей его в сопло, т.к. в завихрителе порошок будет разбрасываться по стенке и прилипать к ней за счет центробежных сил. Известное устройство не предназначено для подачи порошка в зону наплавки. Известным устройством невозможно обеспечить одинаковый по размеру наплавляемый валик при наплавке в разных направлениях перемещения детали.

В предлагаемом техническом решении газопорошковая смесь вращается по внутренней стенке кольца по спирали и порошок равномерно попадает в каналы вставки.

Пересечение осей каналов вставки внутри сопла обеспечивает попадание порошка в зону лазерного излучения.

На фиг.1 приведена принципиальная схема сопла для лазерной обработки;

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;

на фиг.3 - сечение В-В на фиг.1.

Сопло для лазерной обработки содержит корпус 1, вставку 2 и патрубок 3 для подачи газопорошковой смеси в кольцевой зазор а между корпусом 1 и вставкой 2. Вставка 2 выполнена в виде усеченного круглого конуса. По образующим вставки 2 выполнены каналы b, оси 4 которых пересекаются внутри сопла в точке О. В кольцевом зазоре а установлено кольцо 5, внутренняя поверхность с которого образована круглым конусом. Основание d круглого конуса совмещено с основанием вставки 2. Патрубок 3 для подачи газопорошковой смеси установлен тангенциально внутренней поверхности с кольца 5.

Устройство работает следующим образом.

Лазерный луч направляют в зону обработки. Через патрубок 3 в кольцевой канал а подают газопорошковую смесь, которая перемещается по поверхности с, порошок равномерно распределяется по кольцевому зазору а и попадает в каналы b. Из каналов b порошок попадает в зону лазерного луча, где нагревается и частично расплавляется. Полностью порошок расплавляется в зоне наплавки. Получают одинаковый по размеру наплавляемый валик независимо от направления движения наплавляемой детали.

Во время движения порошка по стенке с возможен быстрый износ материала стенки, поэтому стенка с выполнена из высокопрочного сплава, что обеспечивает длительность эксплуатации сопла.

Защита наплавляемого валика осуществляется исходящими потоками газа из сопла.

Пример конкретного выполнения.

Мощность лазерного излучения устанавливают в пределах 1,5-2 кВт. Фокус лазерного луча устанавливают на поверхности наплавляемой детали. Порошок из материала ЖС6К и транспортирующий его газ (аргон) подают в зону наплавки с расходом транспортирующего газа в пределах 2-4 л/мин. Количество подаваемого порошка устанавливают так, чтобы обеспечить наплавку с заданной геометрией валика: ширина 2-3 мм и высота 1,5-2 мм. Деталь перемещают со скоростью 10-12 м/час.

Рентген и ЛЮМ-контроль в наплавленном слое дефектов не выявил.

Предлагаемое сопло обеспечивает равномерную подачу порошка в зону наплавки, повышается КПД использования порошка за счет полного его использования, получается одинаковый по размеру наплавленный валик независимо от направления перемещения детали.

Формула изобретения

1. Сопло для лазерной обработки, содержащее корпус, вставку, выполненную в виде усеченного круглого конуса, и патрубок для подачи газопорошковой смеси в кольцевой зазор между корпусом и вставкой, отличающееся тем, что по образующим вставки выполнены каналы, оси которых пересекаются внутри сопла, в кольцевом зазоре установлено кольцо, внутренняя поверхность которого образована круглым конусом, основание круглого конуса совмещено с основанием вставки, а патрубок для подачи газопорошковой смеси установлен тангенциально внутренней поверхности кольца.

2. Сопло для лазерной обработки по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность кольца выполнена из высокопрочного сплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3