CN110387518B - 一种激光辅助爆炸喷涂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发动机用功能涂层制备技术领域，具体涉及一种激光辅助爆炸喷涂的方法。包含以下步骤：将半导体光纤激光器、爆炸喷枪用综合装卡工装固定于机械手上，通过对激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴的调整，使激光斑点聚焦于沿爆炸喷枪轴线枪口外100mm‑300mm处。激光光路轴线与爆炸喷枪枪管轴线夹角小于等于60°。将待喷涂粉末装入爆炸喷涂送粉器。设定机械手路径，机械手输入行走信号同时，开始喷涂，激光光束和喷涂涂层同时作用在基体上，喷涂为脉冲式，频率在0.05S/枪‑5S/枪，激光光束持续作用，重复遍数取决于处理区域尺寸及要达到的涂层厚度，行程完成时同时结束出光和爆炸喷涂。

Description

一种激光辅助爆炸喷涂的方法
技术领域
本发明属于发动机用功能涂层制备技术领域，具体涉及一种激光辅助爆炸喷涂的方法。
背景技术
热喷涂技术是将涂层材料送入热源中熔化，利用高速气流将熔融状颗粒喷射到基体材料表面形成层状结构覆盖层的工艺，具有沉积速度快、生产率高和适应范围广等优势。但热喷涂涂层与基体非冶金结合，极端使用工况下影响了涂层的耐用性。而激光熔覆涂层与基体材料之间属于冶金结合且对基材热影响比较小，涂层的冶金质量比较高、稀释率比较低，其缺点是工作效率较低且在制备高性能涂层时的裂纹倾向比较高。另外，激光可作为热源实现材料的表面改性、合金化、重熔等。热喷涂技术和激光涂层技术是可以独立存在并且具有各自应用领域的技术，当然任何技术皆具有优缺点及应用局限性，两种技术的配合使用可发挥各自的优势并弥补存在的缺点，解决工程上存在的关键问题并可满足国家在重要领域的特种需求。
在喷涂技术与激光技术相结合的方面，激光重熔热喷涂技术是其中研究最广泛的方向之一，热喷涂和激光重熔(Laser remelting)工艺可分别实施，对装备条件的要求相对较低，因此国内外研究的较多。对热喷涂涂层进行重熔处理具有显著优势：可以有效降低涂层的孔隙率，改善涂层微观组织，封闭涂层贯通孔隙，提高涂层的显微硬度，促使涂层与基体的结合界面由机械结合转为冶金结合，从而提高涂层的耐磨损、耐腐蚀性能。但是激光重熔热喷涂技术存在以下问题：(1)高性能涂层材料的抗热冲击性差、韧性差，激光重熔过程中的急剧加热、冷却易产生裂纹；(2)急剧加热使涂层中的气体膨胀形成气孔和裂纹等缺陷；(3)涂层材料和基体材料相容性较差，熔融金属不能很好地浸润固体陶瓷粉末也易出现裂纹和孔洞，热传导率低的涂层材料因局部加热而容易剥离。因此，裂纹、孔洞和涂层剥落是激光重熔热喷涂涂层中存在的主要问题。
专利CN109371350A《一种激光微熔与超音速火焰喷涂复合制备WC-12Co涂层的方法》公开了激光与超音速火焰喷涂复合的方法，是在氩气保护下，启动激光微熔装置对基体表面进行微熔处理，激光功率为80W，光斑直径为4mm，将基体表层加热至微熔化状态，形成深度为100μm的微熔区；同时，利用超音速火焰喷涂装置对微熔区喷涂WC-12Co粉末，形成所制备的WC-12Co涂层；提高了涂层与基体的结合力。
专利CN105779925《超音速火焰喷涂预置粉末进行激光熔覆的方法》公开了超音速喷涂后激光重熔的技术，主要包含三个步骤：步骤一：对待熔覆材料表面进行前处理：清洁、喷砂、烘干；步骤二：用超音速火焰喷涂设备将多元复合合金粉末对材料表面进行喷涂；所述超音速火焰喷涂设备的工艺参数为：喷枪枪口与工件之间距离为20cm，喷枪移动速度27m/min，甲烷流量为45l/min，氧气流量为45l/min，氮气流量为29l/min，多元复合合金粉末流量为35g/min；经过前处理的基材表面温度为25℃，基材表面粗度为8Ra；所述多元复合合金粉末为陶瓷合金粉末、碳化钨复合合金粉末、或氧化锆复合合金粉末；
步骤三：激光照射；所述激光照射的工艺参数为：尖峰功率为900W，脉冲频率为50Hz，脉冲宽度为2.0ms，聚焦位置为0mm，焊接速度为4mm/min，气体压力为2.0MPa，脉冲重复率为10。
专利CN108796422A《纯铜零件表面损伤的爆炸喷涂和激光重熔的复合修复方法》公开了纯铜零件表面爆炸喷涂后激光重熔的技。采用同母材的纯铜金属粉末在纯铜试棒上进行了爆炸喷涂和激光重熔的复合修复试验，实验结果显示，采用爆炸喷涂和激光重熔复合修复技术获得的修复接头界面处实现很好的冶金结合，界面处无裂纹和气孔，修复区内部的气孔缺陷出现了大幅减少，采用爆炸喷涂和激光重熔复合修复技术修复纯铜零件能显著提高修复层与基体的结合力，能够解决再服役过程中修复层剥落问题，从而进一步提高航空纯铜零件的服役寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光辅助爆炸喷涂的方法，该方法可制备致密、与基体冶金结合的各种功能涂层。具体技术方案如下：
本发明技术方案，一种激光辅助爆炸喷涂的方法，包括如下步骤：
(1)将半导体光纤激光器激光头与爆炸喷涂喷枪固定在综合装卡工装上，通过对激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴的调整，保证激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm-300mm距离范围内的任意一点相交；
(2)调整综合装卡工装使激光器聚焦斑点在爆炸喷枪枪口外100mm-300mm处，激光器聚焦斑点与爆炸喷涂斑点重合；
(3)综合装卡工装装在可移动机械装置上，使综合装卡工装以及激光器、爆炸喷枪可在设定的路径上移动；
(4)机械装置控制斑点移动位置，当移动到待作用表面，激光光束持续对该表面照射，当照射时间0.05S-5S时，爆炸喷涂点火喷涂涂层一次，机械装置控制斑点再移动到下一设定位置的待作用表面，重复上述动作，直至处理完所有待作用表面；
(5)重复步骤(4)N遍至设定的涂层厚度。
所述激光器聚焦斑点直径与爆炸喷涂斑点直径相同；爆炸喷枪枪口直径决定爆炸喷涂斑点直径。爆炸喷枪的枪口直径范围16mm-30mm。
所述激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角小于等于60°。
所述爆炸喷涂设备使用的粉末材料为金属或金属陶瓷或陶瓷。
所述机械装置为1-6轴任意一种机械手。
所述爆炸喷涂是脉冲喷涂，喷涂频率在0.05S/枪-5S/枪。
所述激光器波长范围808nm-1550nm，功率1KW-60KW。
综合装卡工装包括包括平台7，第一导轨3、第二导轨6、第一滑块2、第二滑块5及，第一固定座1、第二固定座4、连接座8；连接座8固定在平台7上，两侧平行安装第一导轨3、第二导轨6，第一导轨3安装第一滑块2，第一滑块2通过轴连接固定座1，第二导轨6安装第二滑块5，第二滑块5通过轴连接固定座4。
所述第一固定座1、第二固定座4分别设有4个固定孔并与枪管和激光头连接。
本发明与现有技术相比，优点为：实现激光对基体材料、爆炸喷涂涂层的同时作用，通过爆炸喷涂频率控制，满足了激光处理的时间要求，实现对基体的微熔作用，使爆炸喷涂材料能融入基体材料中，实现涂层与基体的冶金结合；同时避免了其它热喷涂方法为配合激光处理，过多降低喷枪移动速度造成的单遍涂层过厚、缺陷过多和结合力低的问题。每遍喷涂涂层后，可根据涂层种类控制激光作用时间，对已喷涂上的涂层同样有微熔作用，实现对涂层的致密化处理和下一层涂层的良好结合。
附图说明
图1为本发明综合装卡工装结构示意图
图2为本发明综合装卡工装侧视图
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种激光辅助爆炸喷涂的方法，包括如下步骤：
(1)将半导体光纤激光器激光头与爆炸喷涂喷枪固定在综合装卡工装上，通过对激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴的调整，保证激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm-300mm距离范围内的任意一点相交；所述激光器聚焦斑点直径与爆炸喷涂斑点直径相同；爆炸喷枪枪口直径决定爆炸喷涂斑点直径；爆炸喷枪的枪口直径范围16mm-30mm，所述激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角小于等于60°；所述激光器波长范围808nm-1550nm，功率1KW-60KW。
(2)调整综合装卡工装使激光器聚焦斑点在爆炸喷枪枪口外100mm-300mm处，激光器聚焦斑点与爆炸喷涂斑点重合；所述爆炸喷涂设备使用的粉末材料为金属、金属陶瓷、陶瓷；所述爆炸喷涂是脉冲喷涂，喷涂频率在0.05S/枪-5S/枪。
(3)综合装卡工装装在可移动机械装置上，使综合装卡工装以及激光器、爆炸喷枪可在设定的路径上移动；所述机械装置可以是1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴机械手。
(4)机械装置控制斑点移动位置，当移动到待作用表面，激光光束持续对该表面照射，当照射时间0.05S-5S时，爆炸喷涂点火喷涂涂层一次，机械装置控制斑点再移动到下一设定位置的待作用表面，激光光束对该表面作用0.05S-5S后爆炸喷涂点火喷涂涂层一次，重复上述动作，直至处理完所有待作用表面；
(5)重复步骤(4)N遍至设定的涂层厚度。
如图1-2所示，综合装卡工装包括包括平台7，第一导轨3、第二导轨6、第一滑块2、第二滑块5及，第一固定座1、第二固定座4、连接座8；连接座8固定在平台7上，两侧平行安装第一导轨3、第二导轨6，第一导轨3安装第一滑块2，第一滑块2通过轴连接固定座1，第二导轨6安装第二滑块5，第二滑块5通过轴连接固定座4。
爆炸枪管和激光头分别连接在第一固定座1、第二固定座4上，通过其上的4个固定孔与枪管和激光头连接，第一固定座1、第二固定座4通过下方的轴与第一滑块2、第二滑块5连接，可在滑块上水平旋转一定的角度，并可通过滑块侧面的螺纹孔用螺钉固定旋转到角度的轴。第一滑块2、第二滑块5可在第一导轨3、第二导轨6上滑动，并可通过滑块侧面的螺纹孔用螺钉固定滑块与导轨。第一导轨3、第二导轨6焊接在平台7上，也可一体加工成型。连接座8通过其上端的定位孔使用螺钉连接到机械手，连接座8焊接在平台7上。
实施例1
将波长为808nm的2KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为16mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为60°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为16mm，且在爆炸枪口外100mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离8mm，机械手行走速度为600mm/s，每移动到一设定点，停留4.99S，设定喷涂距离为100mm。将Ni粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用Ni涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为5S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为1KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，5S后喷涂第二枪。喷涂100枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例2
将波长为1060nm的6KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为20mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口150mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为20mm，且在爆炸枪口外150mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离10mm，机械手行走速度为600mm/s，每移动到一设定点，停留3.99S，设定喷涂距离为150mm。将NiCr-Cr3C2粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用NiCr-Cr3C2涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为4S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为5KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，4S后喷涂第二枪。喷涂100枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例3
将波长为1060nm的6KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为26mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口200mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为26mm，且在爆炸枪口外200mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离13mm，机械手行走速度为600mm/s，每移动到一设定点，停留3.99S，设定喷涂距离为200mm。将NiCr-Cr3C2粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用NiCr-Cr3C2涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为4S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为5KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，4S后喷涂第二枪。喷涂100枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例4
将波长为1060nm的6KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为30mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口300mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为30mm，且在爆炸枪口外300mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离15mm，机械手行走速度为600mm/s，每移动到一设定点，停留3.99S，设定喷涂距离为300mm。将NiCrAlYSi粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用NiCrAlYSi涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为4S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为5KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，4S后喷涂第二枪。喷涂100枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例5
将波长为1300nm的2KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为16mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为60°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为16mm，且在爆炸枪口外100mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离8mm，机械手行走速度为600mm/s，每移动到一设定点，停留4.99S，设定喷涂距离为100mm。将Ni粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用Ni涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为5S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为1KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，5S后喷涂第二枪。喷涂100枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例6
将波长为1550nm的2KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为16mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为60°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为16mm，且在爆炸枪口外100mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离8mm，机械手行走速度为600mm/s，每移动到一设定点，停留4.99S，设定喷涂距离为100mm。将Ni粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用Ni涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为5S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为1KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，5S后喷涂第二枪。喷涂100枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例7
将波长为1060nm的80KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为30mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口300mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为30°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为30mm，且在爆炸枪口外300mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离15mm，机械手行走速度为1000mm/s，每移动到一设定点，停留0.05S，设定喷涂距离为300mm。将NiCr粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用NiCr涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为0.05S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为60KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，0.05S后喷涂第二枪。喷涂10枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例8
将波长为1060nm的40KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为16mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口150mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为16mm，且在爆炸枪口外150mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离8mm，机械手行走速度为800mm/s，每移动到一设定点，停留0.5S，设定喷涂距离为150mm。将Al2O3粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用Al2O3涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为0.5S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为30KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，0.5S后喷涂第二枪。喷涂10枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例9
将波长为1060nm的40KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为16mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为16mm，且在爆炸枪口外100mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在6轴机械手上，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离8mm，机械手行走速度为800mm/s，每移动到一设定点，停留1S，设定喷涂距离为100mm。将ZrO2粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用ZrO2涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为1S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为20KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，1S后喷涂第二枪。喷涂50枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例10
将波长为1060nm的30KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为16mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为16mm，且在爆炸枪口外100mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在1轴机械手上可水平移动，通过点定位方式设定机械手行走直线喷涂程序，每点距离8mm，机械手行走速度为800mm/s，每移动到一设定点，停留1S，设定喷涂距离为100mm。将NiCrBSi粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用NiCrBSi涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为1S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为10KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，1S后喷涂第二枪。喷涂50枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例11
将波长为1060nm的30KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为16mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为16mm，且在爆炸枪口外100mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在2轴机械手上可水平移动，通过点定位方式设定机械手行走回字形喷涂程序，每点距离8mm，机械手行走速度为800mm/s，每移动到一设定点，停留1S，设定喷涂距离为100mm。将AlSi粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用AlSi涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为1S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为10KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，1S后喷涂第二枪。喷涂50枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例12
将波长为1060nm的30KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为16mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口100mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为16mm，且在爆炸枪口外100mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在3轴机械手上可水平移动，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离8mm，机械手行走速度为800mm/s，每移动到一设定点，停留1S，设定喷涂距离为100mm。将WCCo粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用WCCo涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为1S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为10KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，1S后喷涂第二枪。喷涂50枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例13
将波长为1060nm的30KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为20mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口150mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为20mm，且在爆炸枪口外150mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在4轴机械手上可水平移动，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离10mm，机械手行走速度为800mm/s，每移动到一设定点，停留1S，设定喷涂距离为100mm。将CoMoCr粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用CoMoCr涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为1S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为10KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，1S后喷涂第二枪。喷涂50枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。
实施例14
将波长为1060nm的30KW半导体光纤激光器的激光头、枪口直径为20mm的CCDS2000爆炸喷枪固定于综合装卡工装上。调整激光头固定轴、爆炸喷枪固定轴，使激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线在距离爆炸喷枪枪口150mm处相交，激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角为45°，调整激光头使激光聚焦斑点直径约为20mm，且在爆炸枪口外150mm处。综合装卡工装连同激光头、爆炸喷枪装在5轴机械手上可水平移动，通过点定位方式设定机械手行走平面喷涂程序，每点距离10mm，机械手行走速度为800mm/s，每移动到一设定点，停留1S，设定喷涂距离为150mm。将NiCrCr3C2-BaF2CaF2粉末装入爆炸喷涂送粉器，调用NiCrCr3C2-BaF2CaF2涂层爆炸喷涂程序，设定喷枪频率为1S/枪。将清洗干净的平板试片固定在试样工装上。激光器功率设定为10KW，启动出光，机械手输入行走信号，到达第一待处理位置时开始喷涂。之后机械手按照程序移动至下一待处理位置，激光器保持出光，1S后喷涂第二枪。喷涂50枪后，暂停机械手、爆炸喷涂设备以及停止激光器出光，目的是消除机械手移动造成的时间误差。按前述步骤，启动出光，机械手输入行走信号，到达位置后喷涂。重复直至喷涂完待处理表面达到预定的涂层厚度。

Claims (7)

1.一种激光辅助爆炸喷涂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将半导体光纤激光器激光头与爆炸喷涂喷枪固定在综合装卡工装上，所述综合装卡工装包括平台(7)，第一导轨(3)、第二导轨(6)、第一滑块(2)、第二滑块(5)、第一固定座(1)、第二固定座(4)、连接座(8)；连接座(8)固定在平台(7)上，两侧平行安装第一导轨(3)、第二导轨(6)，第一导轨(3)安装第一滑块(2)，第一滑块(2)通过轴连接第一 固定座(1)，第二导轨(6)安装第二滑块(5)，第二滑块(5)通过轴连接第二 固定座(4)，所述第一固定座(1)、第二固定座(4)分别设有4个固定孔并与爆炸喷涂喷枪枪管和半导体光纤激光器激光头连接；通过对激光头固定轴、爆炸喷涂喷枪固定轴的调整，保证激光光束轴线与爆炸喷涂喷枪的轴线在距离爆炸喷涂喷枪枪口100mm-300mm距离范围内的任意一点相交；
(2)调整综合装卡工装使激光器聚焦斑点在爆炸喷涂喷枪枪口外100mm-300mm处，激光器聚焦斑点与爆炸喷涂斑点重合；
(3)综合装卡工装装在可移动机械装置上，使综合装卡工装以及激光器、爆炸喷涂喷枪可在设定的路径上移动；
(4)机械装置控制斑点移动位置，当移动到待作用表面，激光光束持续对该表面照射，当照射时间0.05s -5s 时，爆炸喷涂点火喷涂涂层一次，机械装置控制斑点再移动到下一设定位置的待作用表面，重复上述动作，直至处理完所有待作用表面；
(5)重复步骤(4)N遍至设定的涂层厚度。
2.如权利要求1所述的激光辅助爆炸喷涂的方法，其特征在于，所述激光器聚焦斑点直径与爆炸喷涂斑点直径相同；爆炸喷枪枪口直径决定爆炸喷涂斑点直径；爆炸喷枪的枪口直径范围16mm-30mm。
3.如权利要求1所述的激光辅助爆炸喷涂的方法，其特征在于，所述激光光束轴线与爆炸喷枪的轴线夹角小于等于60°。
4.如权利要求1所述的激光辅助爆炸喷涂的方法，其特征在于，所述爆炸喷涂设备使用的粉末材料为金属或金属陶瓷或陶瓷。
5.如权利要求1所述的激光辅助爆炸喷涂的方法，其特征在于，所述机械装置为1-6轴任意一种机械手。
6.如权利要求1所述的激光辅助爆炸喷涂的方法，其特征在于，所述爆炸喷涂是脉冲喷涂，喷涂频率在0.05s /枪-5s /枪。
7.如权利要求1所述的激光辅助爆炸喷涂的方法，其特征在于，所述激光器波长范围808nm-1550nm，功率1k W-60k W。
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