CN108950533B - 一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法 - Google Patents

一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108950533B
CN108950533B CN201710348956.4A CN201710348956A CN108950533B CN 108950533 B CN108950533 B CN 108950533B CN 201710348956 A CN201710348956 A CN 201710348956A CN 108950533 B CN108950533 B CN 108950533B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
laser beams
powder
focusing
focused
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710348956.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108950533A (zh
Inventor
刘勇
廖妤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liao Yu
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201710348956.4A priority Critical patent/CN108950533B/zh
Publication of CN108950533A publication Critical patent/CN108950533A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108950533B publication Critical patent/CN108950533B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种激光‑冷喷涂同轴复合沉积装置，包括用于发射入射激光光束的激光器、具有内腔的固定座、拉瓦尔喷嘴、以及安装在内腔中的分光镜和至少两个反射聚焦镜，分光镜上具有至少两个分光镜面、用于将入射激光光束分成至少两束反射激光光束，反射聚焦镜上具有朝向分光镜面的聚焦镜面、用于接收反射激光光束并将反射激光光束反射成聚焦激光光束，多束聚焦激光光束之间形成有中空区域，拉瓦尔喷嘴位于中空区域中、并具有垂直于基材的粉末喷射通道，粉末喷射通道和中空区域同轴线设置，故在沉积过程中粉末粒子与多束聚焦激光光束同轴线被送入聚焦激光光斑中心，且粉末粒子始终被均匀对称的聚焦激光光束包围，从而提高涂层的均匀性和结合强度。

Description

一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法
技术领域
本发明涉及增材制造领域，特别是涉及一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法。
背景技术
冷喷涂技术(CS:Cold Spray)，又称为气体动力喷涂技术，是指具有一定塑性的高速固态粒子与基体碰撞后，经过强烈的塑性变形而发生沉积形成涂层的方法。通常以高压气体(氦气、氮气、空气或混合气体)作为加速介质，携带喷涂粉末进入特殊设计的喷嘴加速，形成超音速气-固两相流，喷涂粒子在固态下碰撞基体，经过剧烈的塑性变形而沉积形成涂层。在这一过程中，加速气体通常进行预热到低于喷涂材料熔点的温度以提高粒子速度与变形能力，进而提高沉积效率。不同于传统热喷涂技术固有的熔化-凝固过程，冷喷涂过程中金属颗粒的氧化、分解、相变、晶粒长大等缺陷得到避免，在制备新型涂层材料如纳米、非晶等温度敏感材料涂层方面具有明显优势；并且粒子速度高，使得冷喷涂涂层更为致密，且涂层内部为残余压应力，有利于制备厚涂层。由于冷喷涂低温的工艺特点，对喷涂材料无明显热影响，对基体的热影响也非常小，因而可作为近成型技术，直接喷涂制备块体或零部件。冷喷涂应用于增材制造，相较于激光3d打印工艺温度低，对材料热影响小、设备简单、成本低廉的优势。此外，冷喷涂再装备修复再制造领域也具有广泛的前景，配合便携式冷喷涂设备，可实现失效部件的现场快速修复。
虽然冷喷涂具有工艺温度低、材料热影响小等独特的优势，但单纯的冷喷涂技术仍然存在以下缺点：(1)沉积硬度高的涂层材料时，需要氦气作为工作载气，其成本较高；(2)沉积效率及涂层质量很大程度上依赖粉末颗粒与基板材料的特性；(3)涂层与基体的结合主要是机械结合，因此涂层结合强度低。
针对单纯冷喷涂技术的不足，英国剑桥大学提出了超音速激光沉积技术(Supersonic Laser Deposition，SLD)：把激光同步引入冷喷涂过程中，通过激光能量辐射对粉末、基体或者两者同时进行软化处理，瞬间调节和改善材料力学性能和碰撞沉积状态，提高低压冷喷涂的沉积效率、致密度和结合强度。由于激光加热对粉末颗粒和基材的软化作用，喷涂颗粒的临界沉积速度降至原来的一半，因此可用价格低廉的但其替代昂贵的氦气，实现高硬度材料的沉积，再降低成本的同时拓宽了冷喷涂沉积材料的范围。图1为超音速激光沉积的原理示意图，从图1可知：超音速激光沉积的主要装置为用于发射激光的激光头100和用于喷射粉末的拉瓦尔喷嘴200，但激光头与拉瓦尔喷嘴为相互独立设置，因此，在每次喷涂开始前，都需要调节激光头和拉瓦尔喷嘴的相对位置，以保证激光光斑和粉斑重合，这就使超音速激光沉积的工艺过程变得复杂；另外，如图1可知：激光束从拉瓦尔喷嘴的侧向照射，导致在沉积过程中激光束对粉末和基体的辐照区域不均匀，从而降低涂层质量。
为此，公开号为CN105862034A的中国发明专利申请公开了一种超音速激光沉积同轴送粉装置，该装置包括激光出光腔、安装筒、挡板、至少一根保护气输送管和至少一个拉瓦尔喷嘴，多个拉瓦尔喷嘴设置在激光通路的外周，所有拉瓦尔喷嘴的中轴线均与激光出光腔射出的激光交汇。上述超音速激光沉积同轴送粉装置虽然实现了激光光斑和粉斑的同轴，其无需调节拉瓦尔喷嘴与激光器的相对位置，但是，所有拉瓦尔喷嘴都与基体成一定角度，导致拉瓦尔喷嘴喷射的粉末的入射角大于0度，而不是最理想的垂直入射，再加上各拉瓦尔喷嘴的喷射气流会产生相互干涉，这些问题的存在会直接影响粉末粒子与基体的结合力，最终降低涂层质量。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其实现拉瓦尔喷嘴的垂直入射以及激光束与粉末粒子的同轴线输送，从而提高涂层质量。
为实现上述目的，本发明提供一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，包括用于发射入射激光光束的激光器、具有内腔的固定座、拉瓦尔喷嘴、以及安装在内腔中的分光镜和至少两个反射聚焦镜，所述固定座上开设有容入射激光光束通过的光束入口，该光束入口正对分光镜，所述分光镜上具有至少两个分光镜面、用于将入射激光光束分成至少两束反射激光光束，所述反射聚焦镜上具有朝向分光镜面的聚焦镜面、用于接收反射激光光束并将反射激光光束反射成聚焦激光光束，所述固定座上开设有容多束聚焦激光光束射出的光束出口，多束聚焦激光光束之间形成有中空区域，所述拉瓦尔喷嘴位于所述中空区域中、并具有垂直于基材的粉末喷射通道，所述粉末喷射通道和中空区域同轴线设置。
进一步地，还包括位于固定座外部的高压气体粉末输送管，该高压气体粉末输送管的输出端与拉瓦尔喷嘴中粉末喷射通道相连通。
进一步地，还包括位于固定座的内腔中的粉末输送管，该粉末输送管的输出端与拉瓦尔喷嘴中粉末喷射通道相连通；所述粉末输送管置于拉瓦尔喷嘴的收缩段的下端、或置于拉瓦尔喷嘴的粉末喷射通道中且与粉末喷射通道同轴线设置。
优选地，所述分光镜面为平面或弧形面。
优选地，所述聚焦镜面由一个或多个弧形镜面组成。
进一步地，所述固定座在光束入口处固定连接有光束入射管，该光束入射管远离固定座的一端与激光器相连接。
优选地，所述激光器为CO2激光器、Nd:YAG激光器、碟形激光器、半导体激光器或光纤激光器。
进一步地，由多束聚焦激光光束的末端聚焦形成的聚焦激光光斑位于所述拉瓦尔喷嘴中粉末喷射通道的正下方。
本申请还提供一种激光-冷喷涂同轴复合沉积方法，使用如上所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，所述激光-冷喷涂同轴复合沉积方法依次包括以下步骤：
A、激光器发射入射激光光束，入射激光光束从固定座的光束入口处进入内腔中、并照射到分光镜的分光镜面上；
B、分光镜将入射激光光束分成至少两束反射激光光束、并将至少两束反射激光光束反射至各反射聚焦镜的聚焦镜面；
C、反射聚焦镜的聚焦镜面将各反射激光光束反射成聚焦激光光束，多束聚焦激光光束从固定座的光束出口处射出、并在基材上聚焦形成聚焦激光光斑，拉瓦尔喷嘴的粉末喷射通道向基材垂直喷射粉末粒子，粉末粒子与多束聚焦激光光束同轴线被送入聚焦激光光斑中心，实现激光-冷喷涂同轴复合沉积。
如上所述，本发明涉及的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法，具有以下有益效果：
本申请在进行喷涂时，由于拉瓦尔喷嘴位于多束聚焦激光光束的中心，使得拉瓦尔喷嘴中粉末喷射通道的中心对称轴与多束聚焦激光光束的中心对称轴重合，即粉末喷射通道和形成在多束聚焦激光光束内周侧的中空区域同轴线设置，故在沉积过程中粉末粒子与多束聚焦激光光束同轴线被送入聚焦激光光斑中心，且粉末粒子始终被均匀对称的聚焦激光光束包围、粉斑与聚焦激光光斑重合，可实现激光对辐照区域的均匀加热、以及粉末粒子的垂直入射，从而提高涂层的均匀性和结合强度，进而提高涂层质量。
附图说明
图1为现有技术中超音速激光沉积的示意图。
图2为本申请中激光-冷喷涂同轴复合沉积装置的结构示意图。
图3和图4为本申请中激光-冷喷涂同轴复合沉积装置的不同实施例。
图5和图6为本申请中拉瓦尔喷嘴与粉末输送管连接结构的不同实施例。
元件标号说明
1 基材
2 固定座
21 内腔
3 拉瓦尔喷嘴
31 粉末喷射通道
4 分光镜
41 分光镜面
5 反射聚焦镜
51 聚焦镜面
6 中空区域
71 入射激光光束
72 反射激光光束
73 聚焦激光光束
8 粉末输送管
9 光束入射管
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图2所示，本申请提供一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，包括用于发射入射激光光束71的激光器、具有内腔21的固定座2、拉瓦尔喷嘴3、以及安装在内腔21中的分光镜4和至少两个反射聚焦镜5，所述激光器和拉瓦尔喷嘴3都安装于固定座2；所述固定座2上开设有容入射激光光束71通过的光束入口，该光束入口正对分光镜4；所述分光镜4上具有至少两个分光镜面41、用于将入射激光光束71分成至少两束反射激光光束72；所述反射聚焦镜5上具有朝向分光镜面41的聚焦镜面51、用于接收反射激光光束72并将反射激光光束72反射成聚焦激光光束73；所述固定座2上开设有容多束聚焦激光光束73射出的光束出口；多束聚焦激光光束73的末端在基材1上汇聚形成聚焦激光光斑，多束聚焦激光光束73之间形成有中空无遮挡的、且位于固定座2外部的中空区域6，故所述中空区域6呈倒圆锥形；多个反射聚焦镜5沿该中空区域6的周向均匀布置，所述拉瓦尔喷嘴3位于多束聚焦激光光束73的中间，也即拉瓦尔喷嘴3位于中空区域6中，且拉瓦尔喷嘴3中具有垂直于基材1的粉末喷射通道31、用于实现粉末粒子的垂直入射，所述粉末喷射通道31和多束聚焦激光光束73、以及中空区域6同轴线设置。
本申请还提供一种激光-冷喷涂同轴复合沉积方法，使用如上所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，所述激光-冷喷涂同轴复合沉积方法依次包括以下步骤：
A、激光器发射入射激光光束71，入射激光光束71从固定座2的光束入口处进入内腔21中、并照射到分光镜4的分光镜面41上；
B、分光镜4将入射激光光束71分成至少两束反射激光光束72、并将至少两束反射激光光束72反射至各反射聚焦镜5的聚焦镜面51；
C、反射聚焦镜5的聚焦镜面51将各反射激光光束72反射成聚焦激光光束73，多束聚焦激光光束73从固定座2的光束出口处射出、并在基材1上聚焦形成聚焦激光光斑，拉瓦尔喷嘴3的粉末喷射通道31向基材1垂直喷射粉末粒子，粉末粒子与多束聚焦激光光束73同轴线被送入聚焦激光光斑中心，实现激光-冷喷涂同轴复合沉积。
因此，本申请涉及的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法在喷涂作业中，通过光路变换得到多束聚焦激光光束73、以及形成在多束聚焦激光光束73内周侧的中空无遮挡区域，并通过将拉瓦尔喷嘴3设置在多束聚焦激光光束73的中心，使得拉瓦尔喷嘴3中粉末喷射通道31的中心对称轴与多束聚焦激光光束73的中心对称轴重合，即粉末喷射通道31和形成在多束聚焦激光光束73内周侧的中空区域6同轴线设置，故在沉积过程中粉末粒子与多束聚焦激光光束73同轴线被送入聚焦激光光斑中心，且粉末粒子始终被均匀对称的聚焦激光光束73包围，可实现激光对辐照区域的均匀加热、以及粉末粒子的垂直入射，从而提高涂层的均匀性和结合强度，进而提高涂层质量，易于实现工业化应用。另外，本申请中激光器与拉瓦尔喷嘴3都安装在固定座2上，两者相对位置固定，容易且严格保证形成在基材1上的粉斑与聚焦激光光斑相重合，不需要在每次喷涂作业前调整激光器与拉瓦尔喷嘴3的相对位置，故操作方便。再者，拉瓦尔喷嘴3有且仅有一个，相对于现有技术而言，其不存在多个拉瓦尔喷嘴3的气流相互干涉的问题，进而避免对粉末粒子与基体的结合力产生影响。
进一步地，分光镜4上分光镜面41的数量、反射聚焦镜5的数量、以及固定座2上光束出口的数量三者相等，其可根据实际情况进行确定，比如：都可以为两个、三个等，由此得到的聚焦激光光束73也为两束、三束等。以下例举激光-冷喷涂同轴复合沉积装置的两个优选实施例：
激光-冷喷涂同轴复合沉积装置的优选实施例一、如图3所示，激光-冷喷涂同轴复合沉积装置的固定座2中安装有一个分光镜4和两个180°对称分布的抛物面反射聚焦镜5，分光镜4具有两个分光镜面41。喷涂作业时，激光器输出的入射激光光束71入射到分光镜4上，分光镜4的分光镜面41将入射激光光束71分成两束180°对称分布的反射激光光束72，两束反射激光光束72分别入射至两个抛物面反射聚焦镜5上、由聚焦镜面51将这两束反射激光光束72反射成聚焦激光光束73，两束聚焦激光光束73从固定座2中射出后聚焦，从而在基材1上聚焦形成聚焦激光光斑，以对辐照区域加热；同时，置于两束聚焦激光光束73中心的拉瓦尔喷嘴3向基材1垂直喷射出的粉末粒子撞击由两束聚焦激光光束73同步加热的区域、并沉积在基体上，形成涂层。
激光-冷喷涂同轴复合沉积装置的优选实施例二、如图4所示，激光-冷喷涂同轴复合沉积装置的固定座2中安装有一个棱形分光镜4和三个120°对称分布的抛物面反射聚焦镜5，分光镜4具有三个分光镜面41。喷涂作业时，激光器输出的入射激光光束71入射到分光镜4上，分光镜4的分光镜面41将入射激光光束71分成三束120°间隔分布的反射激光光束72，三束反射激光光束72分别入射至三个抛物面反射聚焦镜5上、由聚焦镜面51将这三束反射激光光束72反射成聚焦激光光束73，三束聚焦激光光束73从固定座2中射出后聚焦，从而在基材1上聚焦形成聚焦激光光斑，以对辐照区域加热；同时，置于三束聚焦激光光束73中心的拉瓦尔喷嘴3向基材1垂直喷射出的粉末粒子撞击由三束聚焦激光光束73同步加热的区域、并沉积在基体上，形成涂层。
优选地，上述实施例中，所述分光镜面41可以为平面，也可以为弧形面。所述聚焦镜面51由一个弧形镜面组成，也可以由多个弧形镜面组成。由多束聚焦激光光束73的末端聚焦形成的聚焦激光光斑位于所述拉瓦尔喷嘴3中粉末喷射通道31的正下方，确保粉末粒子撞击至基体上的区域已被聚焦激光光束73加热。
进一步地，如图2所述，入射激光光束71由上至下射入固定座2的内腔21中，聚焦激光光束73由上至下从固定座2的内腔21中射出，因此，光束入口开设在固定座2的上端面上，光束出口开设在固定座2的下端面上，固定座2的上端面和下端面都为平面。多束聚焦激光光束73由上至下逐渐收拢汇聚，故固定座2呈圆锥筒形、外径由上至下逐渐减小。同时，固定座2在光束入口处固定连接有上下竖直延伸的光束入射管9，该光束入射管9远离固定座2的上端与激光器的光输出端相连接。激光器可以为CO2激光器、Nd:YAG激光器、碟形激光器、半导体激光器、光纤激光器等。
本申请中，向拉瓦尔喷嘴3输入粉末的实施例优选有三个：实施例一、粉末由位于固定座2外部的高压气体粉末输送管输送至拉瓦尔喷嘴3的粉末喷射通道31，故高压气体粉末输送管的输出端与拉瓦尔喷嘴3的进口端相连接，拉瓦尔喷嘴3的进口端又与粉末喷射通道31相连通，从而实现高压气体粉末输送管的输出端与粉末喷射通道31的连通，由高压气体携带粉末送入粉末喷射通道31。实施例二、粉末由位于固定座2的内腔21中的粉末输送管8输送至拉瓦尔喷嘴3的粉末喷射通道31，如图5所示，粉末输送管8的输出端与拉瓦尔喷嘴3中粉末喷射通道31相连通，且粉末输送管8置于拉瓦尔喷嘴3的收缩段的下端。实施例三、粉末由位于固定座2的内腔21中的粉末输送管8输送至拉瓦尔喷嘴3的粉末喷射通道31，如图6所示，粉末输送管8的输出端与拉瓦尔喷嘴3中粉末喷射通道31相连通，且粉末输送管8置于拉瓦尔喷嘴3的粉末喷射通道31中且与粉末喷射通道31同轴线设置。在实施例二和实施例三中，粉末输送管8为单独控制，其输送粉末的气压可远低于高压喷涂所需的气压。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：包括用于发射入射激光光束(71)的激光器、具有内腔(21)的固定座(2)、拉瓦尔喷嘴(3)、都安装在内腔(21)中的分光镜(4)和至少两个反射聚焦镜(5)、以及位于固定座(2)的内腔(21)中的粉末输送管(8)，所述固定座(2)上开设有容入射激光光束(71)通过的光束入口，该光束入口正对分光镜(4)，所述分光镜(4)上具有至少两个分光镜面(41)、用于将入射激光光束(71)分成至少两束反射激光光束(72)，所述反射聚焦镜(5)上具有朝向分光镜面(41)的聚焦镜面(51)、用于接收反射激光光束(72)并将反射激光光束(72)反射成聚焦激光光束(73)，所述固定座(2)上开设有容多束聚焦激光光束(73)射出的光束出口，多束聚焦激光光束(73)之间形成有中空区域(6)，所述拉瓦尔喷嘴(3)位于所述中空区域(6)中、并具有垂直于基材(1)的粉末喷射通道(31)，所述粉末喷射通道(31)和中空区域(6)同轴线设置；所述粉末输送管(8)的输出端与拉瓦尔喷嘴(3)中粉末喷射通道(31)相连通；所述粉末输送管(8)置于拉瓦尔喷嘴(3)的收缩段的下端、或置于拉瓦尔喷嘴(3)的粉末喷射通道(31)中且与粉末喷射通道(31)同轴线设置，所述粉末输送管(8)的气压控制独立于高压喷涂的气压控制。
2.根据权利要求1所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：所述分光镜面(41)为平面或弧形面。
3.根据权利要求1所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：所述聚焦镜面(51)由一个或多个弧形镜面组成。
4.根据权利要求1所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：所述固定座(2)在光束入口处固定连接有光束入射管(9)，该光束入射管(9)远离固定座(2)的一端与激光器相连接。
5.根据权利要求1或4所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：所述激光器为CO2激光器、Nd:YAG激光器、碟形激光器、半导体激光器或光纤激光器。
6.根据权利要求1所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：由多束聚焦激光光束(73)的末端聚焦形成的聚焦激光光斑位于所述拉瓦尔喷嘴(3)中粉末喷射通道(31)的正下方。
7.一种激光-冷喷涂同轴复合沉积方法，其特征在于：使用权利要求1-6任一项所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，所述激光-冷喷涂同轴复合沉积方法依次包括以下步骤：
A、激光器发射入射激光光束(71)，入射激光光束(71)从固定座(2)的光束入口处进入内腔(21)中、并照射到分光镜(4)的分光镜面(41)上；
B、分光镜(4)将入射激光光束(71)分成至少两束反射激光光束(72)、并将至少两束反射激光光束(72)反射至各反射聚焦镜(5)的聚焦镜面(51)；
C、反射聚焦镜(5)的聚焦镜面(51)将各反射激光光束(72)反射成聚焦激光光束(73)，多束聚焦激光光束(73)从固定座(2)的光束出口处射出、并在基材(1)上聚焦形成聚焦激光光斑，拉瓦尔喷嘴(3)的粉末喷射通道(31)向基材(1)垂直喷射粉末粒子，粉末粒子与多束聚焦激光光束(73)同轴线被送入聚焦激光光斑中心，实现激光-冷喷涂同轴复合沉积。
CN201710348956.4A 2017-05-17 2017-05-17 一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法 Active CN108950533B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710348956.4A CN108950533B (zh) 2017-05-17 2017-05-17 一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710348956.4A CN108950533B (zh) 2017-05-17 2017-05-17 一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108950533A CN108950533A (zh) 2018-12-07
CN108950533B true CN108950533B (zh) 2020-08-11

Family

ID=64462598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710348956.4A Active CN108950533B (zh) 2017-05-17 2017-05-17 一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108950533B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109989060B (zh) * 2019-04-17 2021-01-15 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 一种同轴送粉高速激光喷涂装置
CN110328364B (zh) * 2019-06-24 2020-11-24 华中科技大学 一种适用于陶瓷及其复合材料的增材制造方法及装置
CN110508809B (zh) * 2019-08-29 2020-11-17 华中科技大学 一种增材制造与表面涂覆复合成形系统及方法
CN110938817A (zh) * 2019-12-05 2020-03-31 西安必盛激光科技有限公司 一种光内同轴送粉的矩形光斑熔覆装置
CN110904447B (zh) * 2019-12-27 2024-03-26 浙江工业大学 一种内壁超音速激光复合沉积装置
CN111005016B (zh) * 2019-12-27 2024-07-19 浙江工业大学 一种扫描振镜辅助超音速激光复合高速沉积装置
CN111058024B (zh) * 2019-12-27 2024-04-09 浙江工业大学 用于超音速激光沉积激光均匀加热及成形轨迹调节的装置
CN110983328A (zh) * 2019-12-27 2020-04-10 浙江工业大学 一种激光复合冷喷涂高速沉积方法及冷喷涂设备
CN112007777B (zh) * 2020-08-21 2024-02-23 浙江工业大学 一种手持式激光辅助低压冷喷涂装置
CN112848286A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 天津大学 一种多材料粉末增材的制造系统及制造方法
CN114130581B (zh) * 2021-11-02 2023-09-29 国网宁夏电力有限公司检修公司 一种激光冷喷涂总成及喷涂系统
CN115233141B (zh) * 2022-06-24 2024-03-29 广西大学 新型激光喷涂装置及其喷涂方法
CN115233207A (zh) * 2022-06-24 2022-10-25 广东省科学院新材料研究所 一种激光预热超音速冷喷涂喷嘴装置及沉积方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101148760B (zh) * 2006-09-22 2010-07-21 苏州大学 激光加工成形制造光内送粉工艺与光内送粉喷头
CN101386111A (zh) * 2007-09-14 2009-03-18 苏州大学 激光光内送丝熔覆方法与光内送丝装置
NZ600491A (en) * 2009-12-04 2014-09-26 Univ Michigan Coaxial laser assisted cold spray nozzle
JP2011122213A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Iwate Industrial Research Center コールドスプレーによる皮膜形成方法及びコールドスプレー装置
CN103920626B (zh) * 2014-03-19 2016-08-24 浙江工业大学 一种激光辅助冷喷涂方法及喷嘴装置
CN206089807U (zh) * 2016-06-14 2017-04-12 浙江工业大学 一种超音速激光沉积同轴送粉装置
CN106312304B (zh) * 2016-11-01 2018-09-04 苏州大学 激光熔覆送料装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108950533A (zh) 2018-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108950533B (zh) 一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法
CN106444049B (zh) 激光宽带熔覆装置
CA2645846C (en) Cold gas spray gun
CN109989060B (zh) 一种同轴送粉高速激光喷涂装置
US11772193B2 (en) Annular hollow offset-focus laser cladding device
CN109837497B (zh) 一种中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法
US6743468B2 (en) Method of coating with combined kinetic spray and thermal spray
CN109852965B (zh) 一种激光送丝与送粉复合的激光熔覆加工头
US20030190414A1 (en) Low pressure powder injection method and system for a kinetic spray process
WO2015007117A1 (zh) 一种激光宽带熔覆装置及方法
CN215033627U (zh) 一种环形中空偏焦激光熔覆装置
CN112007777B (zh) 一种手持式激光辅助低压冷喷涂装置
CN111005016B (zh) 一种扫描振镜辅助超音速激光复合高速沉积装置
CN110055484B (zh) 一种超音速激光沉积喷枪、激光沉积装置与激光沉积方法
CN206584125U (zh) 激光宽带熔覆装置
CN110073033B (zh) 具有大面积保形沉积能力的冷喷涂设备
CN111719146B (zh) 一种双激光头双送粉口超音速激光沉积喷嘴装置及沉积方法
CN112410779A (zh) 一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头及其熔覆方法
CN114043091B (zh) 一种丝粉同轴送进的激光增材制造装置
CN111058024B (zh) 用于超音速激光沉积激光均匀加热及成形轨迹调节的装置
CN109295455A (zh) 金属表面涂层制备装置
CN213142193U (zh) 一种双激光头双送粉口超音速激光沉积喷嘴装置
CN112828304B (zh) 一种光内同轴送粉双束环形激光沉积加工方法及加工头
CN217709642U (zh) 新型激光喷涂装置
CN211620613U (zh) 用于超音速激光沉积激光均匀加热及成形轨迹调节的装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190425

Address after: Room 602, No. 19, 1390 Lane, Lingshan Road, Pudong New Area, Shanghai, 2003

Applicant after: Liao Yu

Address before: 200120 Shanghai Pudong New Area Pudong New Area Xiupu Road 2388 10 Building 3 Floors

Applicant before: Shanghai zhe fire Intelligent Technology Co Ltd

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant