本发明涉及激光金属沉积加工头设备领域，具体是一种能对熔池进行气氛保护的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构。
背景技术：
1、激光金属沉积(laser metal deposition，lmd)工艺是近年来迅速发展的一项有着广泛应用前景的直接能量沉积增材制造(ded)技术。在激光金属沉积过程中，粉材或丝材被输送至由激光能量源形成的熔池中，随后熔化并沉积在工件表面。该工艺能够制造具有复杂形状的零部件，可用于修复过去被视为不可修复或被废弃的高价值零部件，为制造业带来了更大的灵活性和创新可能性。在激光金属沉积过程中，熔池周围的气体环境以及热循环等因素会不可避免地产生材料氧化问题，对材料的质量和性能产生负面影响，最终直接影响成型零件性能。而目前比较普遍的解决办法是在激光金属沉积工作区域周围搭建保护气氛箱体，在箱体里面充满惰性气体如氩气或氮气等以降低氧气浓度，从而减轻材料氧化。但此时激光金属沉积的工作区域和零件体积结构便会受限于保护气氛箱体大小，极大的限制了激光金属沉积的优势和应用，而且在保护气氛箱体中充入保护气氛时需要一定时间才能使氧气浓度降低到符合要求的浓度值，在一定程度上增加了lmd的制造时间成本。
2、在专利cn 202111233760.3中，公开了一种具有气体保护的激光熔覆装置、系统及其方法，所述熔覆装置包括由熔覆喷嘴与导气套形成第一保护气体空腔，由第二气罩与第一气罩形成的第二保护气体空腔和由第三气罩与第二气罩形成的第三保护气体空腔。该系统进行激光熔覆方法时，可根据熔覆层熔池以及热影响区的具体情况，针对性开启第一保护气体通道、第二保护气体通道和或第三气体保护通道；但是该装置是直接在熔覆喷嘴外部一层一层的增加导气套，因此，导致喷嘴部分的体积变大，在实际加工时不方便。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种能对溶池起到气氛保护作用的环形激光金属沉积加工头喷嘴结构，通过结构设计使得喷嘴末端吹出与光、粉/丝材同轴的多层保护气流，直接吹向熔池以达到降低熔池周围氧气浓度的目的，解决lmd过程中的材料氧化问题，且本发明的气流随喷嘴而动，lmd过程不受空间限制；且整体的体积比较小，不影响工件的加工；同时本结构设计还实现了利用保护气吹扫并冷却防尘镜的目的，以减少防尘镜的更换频率。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、本发明提出的一种中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，包括送料管和用于输送保护气的保护气喷嘴组合以及上下同轴放置的内防尘镜组、外防尘镜组，且内防尘镜组和外防尘镜组嵌套在保护气喷嘴组合中，送料管穿过内防尘镜组和外防尘镜组的中心，在保护气喷嘴组合与送料管之间形成第一保护气流入通道，保护气喷嘴组合内部形成第二保护气流入通道，所述的送料管内部形成第三保护气流入通道；第一保护气流入通道与第二保护气流入通道共用进气口，进气口位于保护气喷嘴组合上。
4、本发明中的保护气体经保护气喷嘴组合上的进气口进入喷嘴后，一部分对内防尘镜下表面和外防尘镜下表面吹扫后，经过第一保护气流入通道，从出气口流出吹向熔池，另一部分则直接通过第二保护气流入通道，从位于出气口外层的环形出气口流出形成柱状气帘吹向熔池；还有一部分保护气从送料管进入并从送料管下端流出吹向熔池(流经的是上述的第三保护气流入通道)。最终三部分保护气流吹向熔池对熔池进行气氛保护，以减轻激光金属沉积过程中的熔池材料氧化等不利影响。
5、作为进一步的技术方案，所述内防尘镜组由内防尘镜外罩、中心开孔的内防尘镜和内防尘镜固定环组成，内防尘镜固定在内防尘镜外罩和内防尘镜固定环之间。
6、作为进一步的技术方案，所述的内防尘镜外罩底部设置第一环形阵列通孔，第一环形阵列通孔与所述的进气口连通，且内防尘镜与内防尘镜固定环之间形成有第一环形间隙，保护气通过进气口、第一环形阵列通孔、第一环形间隙对内防尘镜吹扫之后，从第一保护气流入通道流出。
7、作为进一步的技术方案，所述外防尘镜组为抽拉式结构，插装在内防尘镜组与保护气喷嘴组合之间。
8、作为进一步的技术方案，所述的外防尘镜组由外防尘镜抽屉、泛塞封、中心开孔的外防尘镜和外防尘镜压环组成，所述的外防尘镜被压在外防尘镜压环和泛塞封之间固定，且外防尘镜抽屉与外防尘镜压环与泛塞封相连。
9、作为进一步的技术方案，所述保护气喷嘴组合由防尘镜下端盖、防尘罩密封环、防尘罩组连接螺纹套、防尘罩下基座、防尘外罩和防尘内罩内外嵌套叠加组合而成；在防尘镜下端盖上设置所述的进气口以及与进气口连通的上通孔和下通孔；防尘内罩与送料管之间形成有第一保护气流入通道，防尘外罩与防尘内罩之间形成有第二保护气流入通道。
10、作为进一步的技术方案，所述防尘罩下基座的上端侧面开有多个第二环形阵列通孔，第二环形阵列通孔与下通孔连通，防尘罩密封环与防尘内罩之间形成有第二环形间隙，保护气通过下通孔、第二环形阵列通孔、第二环形间隙，对外防尘镜组的外防尘镜吹扫后，进入第一保护气流入通道。
11、作为进一步的技术方案，所述防尘内罩中部沿侧壁一周开有多个平行于防尘内罩内壁面的倾斜向下的第三环形阵列通孔，第三环形阵列通孔与第一保护气流入通道连通。
12、作为进一步的技术方案，所述防尘外罩与防尘内罩之间具有第三环形间隙，第三环形间隙上端与防尘内罩的第三环形阵列通孔连通，形成第二保护气流入通道。
13、作为进一步的技术方案，所述外防尘镜中心通孔与送料内管之间具有空隙，以让吹向内防尘镜的保护气流进入第一保护气通道。
14、上述本发明的实施例的有益效果如下：
15、1.本发明设计了一种中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，主要包括四部分：用于输送保护气的保护气喷嘴组合，用于保护加工头内部镜片的内防尘镜组、外防尘镜组和用于输送沉积粉/丝材料的送料管；内防尘镜组和外防尘镜组上下同轴放置，并嵌套在保护气喷嘴组合中；送料管同轴穿过内防尘镜组、外防尘镜组和保护气喷嘴组合的中心；在保护气喷嘴组合与送料管之间形成第一保护气流入通道，保护气喷嘴组合内部形成第二保护气流入通道，所述的送料管内部形成第三保护气流入通道；一方面充分利用现有的送料管作为保护气的流入通道，另外一方面合理设计保护气喷嘴组合的结构，使其与送料管之间形成第一保护气流入通道，且在保护气喷嘴组合内部形成第二保护气流入通道，整体结构设计的比较紧凑，体积小，通过结构设计实现了三层保护气流吹向熔池进行气氛保护以减轻熔池氧化等不良影响的目的。
16、2、本发明通过结构设计使一部分保护气流向内防尘镜和外防尘镜，实现了对内防尘镜和外防尘镜的吹扫，防止灰尘，飞溅和金属蒸气等附着防尘镜造成损坏，同时给防尘镜进行气体冷却降温，降低更换频率。保护气最终从出气口流出吹向熔池进行气氛保护，使保护气得到充分利用；
17、3、本发明保护气喷嘴整体结构紧凑，拆装方便，整体长度和外形尺寸等结构参数可根据实际要求进行调整，可保证长时间均匀稳定的气流输送，且本发明充分考虑加工工艺条件，使得加工制造效率较高。
1.一种中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，包括送料管和用于输送保护气的保护气喷嘴组合，其特征在于：还包括上下同轴放置的内防尘镜组、外防尘镜组，且内防尘镜组和外防尘镜组嵌套在保护气喷嘴组合中，送料管穿过内防尘镜组和外防尘镜组的中心，在保护气喷嘴组合与送料管之间形成第一保护气流入通道，保护气喷嘴组合内部形成第二保护气流入通道，所述的送料管内部形成第三保护气流入通道；第一保护气流入通道与第二保护气流入通道共用进气口，进气口位于保护气喷嘴组合上。
2.如权利要求1所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述内防尘镜组由内防尘镜外罩、中心开孔的内防尘镜和内防尘镜固定环组成，内防尘镜固定在内防尘镜外罩和内防尘镜固定环之间。
3.如权利要求2所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述的内防尘镜外罩底部设置第一环形阵列通孔，第一环形阵列通孔与所述的进气口连通，且内防尘镜与内防尘镜固定环之间形成有第一环形间隙。
4.如权利要求1所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述外防尘镜组为抽拉式结构，插装在内防尘镜组与保护气喷嘴组合之间。
5.如权利要求4所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述的外防尘镜组由外防尘镜抽屉、泛塞封、中心开孔的外防尘镜和外防尘镜压环组成，所述的外防尘镜被压在外防尘镜压环和泛塞封之间固定，且外防尘镜抽屉与外防尘镜压环与泛塞封相连。
6.如权利要求1所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述保护气喷嘴组合由防尘镜下端盖、防尘罩密封环、防尘罩组连接螺纹套、防尘罩下基座、防尘外罩和防尘内罩内外嵌套叠加组合而成；在防尘镜下端盖上设置所述的进气口以及与进气口连通的上通孔和下通孔；防尘内罩与送料管之间形成有第一保护气流入通道，防尘外罩与防尘内罩之间形成有第二保护气流入通道。
7.如权利要求6所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述防尘罩下基座的上端侧面开有多个第二环形阵列通孔，第二环形阵列通孔与下通孔连通，防尘罩密封环与防尘内罩之间形成有第二环形间隙，保护气通过下通孔、第二环形阵列通孔、第二环形间隙，对外防尘镜组的外防尘镜吹扫后，进入第一保护气流入通道。
8.如权利要求6所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述防尘内罩中部沿侧壁一周开有多个平行于防尘内罩内壁面的倾斜向下的第三环形阵列通孔，第三环形阵列通孔与第一保护气流入通道连通。
9.如权利要求6所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述防尘外罩与防尘内罩之间具有第三环形间隙，第三环形间隙上端与防尘内罩的第三环形阵列通孔连通，形成第二保护气流入通道。
10.如权利要求1所述的中心送料环形激光金属沉积加工头保护气喷嘴结构，其特征在于：所述外防尘镜中心通孔与送料内管之间具有空隙，以让吹向内防尘镜的保护气流进入第一保护气通道。
