[發明專利]一種雙激光頭雙送粉口超音速激光沉積噴嘴裝置及沉積方法

有效

• 申請號: 202010594771.3
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111719146B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 李波;張杰;姚建華
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;崔國艷

1.一種雙激光頭雙送粉口超音速激光沉積噴嘴裝置，其特征在于：包括沿噴嘴的噴嘴軸線自前向后依次連接的圓形收縮段、咽喉段、扇形擴張段，圓形收縮段呈球形，咽喉段呈圓柱形，扇形擴張段呈自前向后擴大的錐形；圓形收縮段的前端設有高壓氣體入射口，高壓氣體入射口與噴嘴軸線同軸；扇形擴張段在與咽喉段交界處設有第一粉末入口和第二粉末入口，第一粉末入口和第二粉末入口均與噴嘴軸線垂直，第一粉末入口和第二粉末入口位于扇形擴張段的橫截面的同一條直徑上；

圓形收縮段上沿軸線對稱地設有第一透光窗口第二透光窗口，咽喉段內壁上對稱地設有第一上反光鏡、第一下反光鏡，扇形擴張段內壁上對稱地設有第二上反光鏡、第二下反光鏡，以及第三上反光鏡、第三下反光鏡；第一激光器、第一透光窗口、第一下反光鏡、第二上反光鏡、第三上反光鏡、基材依次組成第一激光光路，第二激光器、第二透光窗口、第一上反光鏡、第二下反光鏡、第三上反光鏡、基材組成第二激光光路。

2.根據權利要求1所述的一種雙激光頭雙送粉口超音速激光沉積噴嘴裝置，其特征在于：反光鏡均通過卡槽以可拆卸方式安裝在噴嘴上。

3.根據權利要求1所述的一種雙激光頭雙送粉口超音速激光沉積噴嘴裝置，其特征在于：反光鏡均為平面鏡。

4.根據權利要求1所述的一種雙激光頭雙送粉口超音速激光沉積噴嘴裝置，其特征在于：噴嘴圓形收縮段內壁呈光滑球形現狀，以減少對高壓氣體的能量損耗。

5.根據權利要求1所述的一種雙激光頭雙送粉口超音速激光沉積噴嘴裝置，其特征在于：咽喉段的末端的內壁設有環形突出部，環形突出部的橫截面呈圓弧形，環形突出部的后端與第一粉末入口和第二粉末入口的前壁相切。

6.根據權利要求1所述的一種雙激光頭雙送粉口超音速激光沉積噴嘴裝置，其特征在于:所有反光鏡的角度可調，用于保證激光順利通過噴嘴以對粉末和基體進行有效加熱。

7.一種利用權利要求1～6任意一項的一種雙激光頭雙送粉口超音速激光沉積噴嘴裝置的沉積方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)擺正好基體位置，調整好噴嘴與基體的距離，裝好所有反光鏡并調整好角度，設置好激光參數和氣壓參數，送粉器倒入待噴涂粉末；

(2)高壓氣體從高壓氣體入射口進入噴嘴內部，第一激光器產生的第一激光束從第一透光窗口進入噴嘴內部，第二激光器產生的第二激光束從第二透光窗口進入噴嘴內部；

(3)開啟送粉器，粉末顆粒從第一粉末入口和第二粉末入口進入噴嘴扇形擴張段交匯形成粉末束；

(4)第一激光束和第二激光束在反射過程中對從第一粉末入口和第二粉末入口射入還沒發散的粉末束顆粒進行一次最大程度的加熱軟化，然后反復穿過粉末束對粉末顆粒進行預熱軟化，最終激光束對稱照射在基材上，對其進行加熱，最后，經過加熱的粉末束噴涂在基材上形成涂層。

8.根據權利要求7所述的沉積方法，其特征在于：第一激光束和第二激光束從第一激光器跟第二激光器發出射入第一透光窗口與第二透光窗口，兩束光束入射方向分別與第一透光窗口中心法線和第二透光窗口中心法線形成的角度在-45°～45°之間，所述第一透光窗口和第二透光窗口的中心法線與噴嘴軸線所形成角度可在10°～15°范圍內對稱分布，第一透光窗口和第二透光窗口通過內壁對稱分布的反光鏡角度調節使第一激光束和第二激光束的出射角度相對于第一透光窗口中心法線和第二透光窗口中心法線在-45°～45°之間，噴嘴扇形擴張段的一側內壁與噴嘴軸線的角度在10°～25°之間。