[发明专利]一种超音速激光沉积装置及方法

说明书

本发明公开了一种超音速激光沉积装置及方法，超音速激光沉积装置包括高压气流管道、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。本发明通过设置温度控制系统能够控制高压气流加热器、送粉气流加热器和基体材料加热器达到预设的加热温度，实现加热过程的统一管理。保证了超音速激光沉积的加热条件，确保超音速激光沉积的加热良好进行。

技术领域

本发明涉及超音速激光沉积技术领域，特别涉及一种超音速激光沉积装置及方法。

背景技术

超音速激光沉积技术是一种先进涂层制备技术，将粉末通过高压气流以及特定管道结构使粉末被加速，在经过激光的照辐作用下，粉末与激光所产生的高密度能量相接触，使得粉末颗粒被软化，在表面形成机械结合与冶金结合的涂层，也可用于3D打印技术，打印完整零部件等实体，但由于成型过程中气体、粉末和基体材料未经预热，会出现气体压力不稳定、出粉不均匀、粉末利用率低、成型效率低的问题，容易制备出有缺陷的涂层，在涂层内部出现气孔、夹杂和裂纹，影响涂层的质量，而且与母材结合效果不理想，造成热影响区及稀释率较大。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种超音速激光沉积装置及方法，以解决现有技术中存在的成型过程中气体、粉末和基体材料未经预热导致的气体压力不稳定、出粉不均匀、粉末利用率低、成型效率低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种超音速激光沉积装置，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。

优选的，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，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和高压气出口，壳体通过高压气接口和高压气出口接入高压气流管道中，高压气流加热器加热元件与温度控制系统连接。

优选的，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，高压气接口和高压气出口均设置在法兰环上，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。

优选的，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，送粉气流加热器加热元件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，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。

优选的，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，第一基体材料加热器中设有为第一基体材料加热器内腔底部加热的第一基体材料加热器加热元件，第一基体材料加热器加热元件与温度控制系统连接，第一基体材料加热器加热元件采用平面螺旋结构，第一基体材料加热器加热元件与第一基体材料加热器内腔底部之间填充有第一基体材料加热器导热填充粉末。