[发明专利]一种超音速激光沉积装置及方法

权利要求书

1.一种超音速激光沉积装置，其特征在于，包括高压气流管道、高压气流加热器、送粉管道、送粉气流加热器、基体材料加热器和温度控制系统，高压气流加热器与高压气流管道的出口连接，送粉气流加热器设置在送粉管道上并位于送粉管道的出口端，基体材料加热器上设有用于加热基体材料的内腔，高压气流加热器、送粉气流加热器和基体材料加热器均与温度控制系统连接；

高压气流加热器包括环形的壳体，壳体的内腔设有高压气流加热器加热元件（16），壳体内腔的表面设有保温层，壳体的两端分别设有与内腔连通的高压气接口（3）和高压气出口（11），壳体通过高压气接口（3）和高压气出口（11）接入高压气流管道中，高压气流加热器加热元件（16）与温度控制系统连接；

壳体包括第一内筒、第一外筒以及法兰环，第一内筒与第一外筒同轴设置，第一内筒与第一外筒的两端均通过法兰环密封连接，高压气接口（3）和高压气出口（11）均设置在法兰环上，第一外筒和法兰环上设有连接环，壳体通过连接环与激光器光路系统内壁连接，第一内筒以及法兰环形内环的区域作为供激光通过的激光通道；

送粉气流加热器包括第二内筒、第二外筒、环形端板以及送粉气流加热器加热元件（15），送粉气流加热器加热元件（15）与温度控制系统连接，第二内筒和第二外筒同轴设置，第二内筒和第二外筒两端均通过环形端板密封连接，送粉气流加热器加热元件（15）设置于第二内筒、第二外筒以及环形端板围城的密封腔室内，所述密封腔室内还填充有送粉气流加热器导热填充粉末（16），第二外筒为保温型外筒，第二内筒为导热型内筒，第二内筒套设在送粉管道上；

温度控制系统包括温度显示器和温度调控器，温度调控器与高压气流加热器、送粉气流加热器以及基体材料加热器连接，温度显示器与温度调控器连接。

2.根据权利要求1所述的一种超音速激光沉积装置，其特征在于，基体材料加热器采用第一基体材料加热器，第一基体材料加热器设有底部为平底的第一基体材料加热器内腔（17），第一基体材料加热器中设有为第一基体材料加热器内腔（17）底部加热的第一基体材料加热器加热元件（19），第一基体材料加热器加热元件（19）与温度控制系统连接，第一基体材料加热器加热元件（19）采用平面螺旋结构，第一基体材料加热器加热元件（19）与第一基体材料加热器内腔（17）底部之间填充有第一基体材料加热器导热填充粉末（23）。

3.根据权利要求1所述的一种超音速激光沉积装置，其特征在于，基体材料加热器采用第二基体材料加热器，第二基体材料加热器设有第二基体材料加热器内腔（20），第二基体材料加热器中在第二基体材料加热器内腔（20）的底部及侧面设有第二基体材料加热器加热元件（22），第二基体材料加热器加热元件（22）与温度控制系统连接，第二基体材料加热器加热元件（22）为U型结构第二基体材料加热器加热元件（22）的两边位于第二基体材料加热器内腔（20）的侧面，第二基体材料加热器加热元件（22）的底边位于第二基体材料加热器内腔（20）的底部，第二基体材料加热器加热元件（22）与第二基体材料加热器内腔（20）的底部及侧面之间均填充有第二基体材料加热器导热填充粉末，第二基体材料加热器内腔（20）设有用于安装基体材料的安装结构。

4.一种超音速激光沉积方法，其特征在于，采用权利要求1-3任意一项所述的超音速激光沉积装置进行，包括如下过程：

将基体材料安置在基体材料加热器中；

根据作业的工艺参数，在温度控制系统中设置高压气流加热器、粉末气流加热器和基体材料加热器的加热温度和加热时间；

温度控制系统先控制基体材料加热器对基体材料进行加热，当基体材料达到预设温度后，温度控制系统控制高压气流加热器启动并加热高压气流，当高压气流温度到达预设温度后，温度控制系统控制粉末气流加热器启动并加热送粉管道，当粉末气流温度到预设温度后，进行超音速激光沉积作业。

5.根据权利要求4所述的一种超音速激光沉积方法，其特征在于，高压气流的加热温度范围为200℃-600℃，粉末气流的加热温度范围为20℃-300℃，基体材料的加热温度范围为100℃-1000℃。