[發(fā)明專利]一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍及工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011103382.2
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112122022B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勇;劉福廣;劉剛;楊二娟;米紫昊;韓天鵬;李青;楊蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: B05B7/16
• 分類號: B05B7/16;B05B7/22
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍，其特征在于：由聚光透鏡(9)、二次空氣過濾器(8)、一次空氣加熱過濾器(1)、通透管螺母(3)、外罩(2)、空氣聚集帽(4)、空氣射吸噴嘴(6)、動力氣體入口(5)和送粉嘴(7)構(gòu)成；

所述二次空氣過濾器(8)為兩端無封堵的筒體形狀，筒體的中間段布置密集的徑向通孔，聚光透鏡(9)置于二次空氣過濾器(8)腔室內(nèi)；

所述一次空氣加熱過濾器(1)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，圓環(huán)的內(nèi)側(cè)與二次空氣過濾器(8)的外側(cè)通過螺紋連接，同時圓環(huán)部分為中心鏤空結(jié)構(gòu)，在鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)布置電熱絲，加熱溫度為80℃～120℃，保持空氣干燥；

所述通透管螺母(3)位于外罩(2)和二次空氣過濾器(8)間，為空氣聚集帽(4)的固定支撐，同時與外罩(2)通過密封槽及密封圈的方式連接，與二次空氣過濾器(8)通過螺紋連接，通透管螺母(3)沿軸向開有多個通孔；

所述空氣聚集帽(4)中心腔為錐形通孔結(jié)構(gòu)，其大直徑端面與通透管螺母(3)緊密接觸且與二次空氣過濾器(8)外側(cè)間留有間隙，小直徑側(cè)端面與空氣射吸噴嘴(6)配合共同形成噴嘴，空氣射吸噴嘴(6)固定在外罩(2)一端，空氣射吸噴嘴(6)內(nèi)部為內(nèi)腔室，空氣射吸噴嘴(6)與空氣聚集帽(4)小直徑側(cè)端面間圍合成外腔室，空氣射吸噴嘴(6)與空氣聚集帽(4)的喉部即最小直徑處端面的間隙保持0.5～2mm，形成間隙射流；

所述動力氣體入口(5)布置在空氣射吸噴嘴(6)的外側(cè)，通過該動力氣體入口，動力氣體進(jìn)入外腔室，并經(jīng)由空氣射吸噴嘴(6)與空氣聚集帽(4)的間隙噴射進(jìn)入內(nèi)腔室；

所述送粉嘴(7)布置在空氣聚集帽(4)上游靠近喉部附近，粉末通過該送粉嘴進(jìn)入空氣聚集帽的錐形腔內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍，其特征在于：所述二次空氣過濾器(8)中間段布置密集的徑向通孔的孔徑為0.5mm～0.8mm，密度為25個/cm²～50個/cm²，該中間段長度為50mm～100mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍，其特征在于：所述一次空氣加熱過濾器(1)的圓環(huán)結(jié)構(gòu)中心鏤空結(jié)構(gòu)的鏤空孔密度為4～9個/cm²。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍，其特征在于：所述通透管螺母(3)沿軸向開有多個通孔的孔徑為0.5mm～0.8mm，開孔密度為25～50個/cm²。

5.權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種可制備超高結(jié)合強(qiáng)度涂層的激光噴涂噴槍的工作方法，其特征在于：光路流程為：激光光束從聚光透鏡(9)處進(jìn)入二次空氣過濾器(8)，并通過空氣聚集帽(4)進(jìn)入空氣射吸噴嘴(6)內(nèi)腔室內(nèi)，出了空氣射流噴嘴(6)內(nèi)腔室后，直接到達(dá)待噴涂的工件或基體；

氣路流程為：在工作時，采用氬氣或氮?dú)庾鳛閯恿怏w，氣體壓力0.3MPa～2.5MPa，從動力氣體入口(5)進(jìn)入外腔室，并經(jīng)由空氣射吸噴嘴(6)與空氣聚集帽(4)的間隙高速噴射進(jìn)入內(nèi)腔室；通過射吸效應(yīng)，將在二次空氣過濾器(8)腔室以及空氣聚集帽(4)錐形腔室中的空氣吸入空氣聚集帽(4)喉部下游，并在喉部下游形成高速高通量的氣體束流；

粉末流程為：粉末通過氬氣或氮?dú)馑腿胨头圩?7)，在高壓及氣流的作用下，粉末的粒子速度達(dá)到或超過200mm/s，粉末通過該送粉嘴進(jìn)入空氣聚集帽(4)的錐形腔內(nèi)并隨著喉部上游空氣進(jìn)入下游，在此過程中粉末受到激光光束的加熱熔化過程，以及氣體的加速過程，最終以液滴形態(tài)噴射到工件基體表面形成涂層；

使用時，將激光器的光纖接入聚光透鏡(9)上游；將噴槍夾持于機(jī)械手或人工持槍；準(zhǔn)備好激光器及相關(guān)輔助設(shè)備的電源；給噴槍一次空氣加熱過濾器(1)中的電阻絲通電，同時送入動力氣體氮?dú)饣驓鍤猓{(diào)節(jié)壓力為0.3MPa～2.5MPa；給打開激光器開關(guān)，使噴槍產(chǎn)生激光；通過氮?dú)饣驓鍤鈱⑼繉臃勰┎牧纤腿胨头圩?7)中，移動噴槍即能夠?qū)ぜ蚧w噴涂涂層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工作方法，其特征在于：所需要的激光器功率不低于8000W，光斑應(yīng)為圓形或正方形光斑，到達(dá)工件或基體表面的光斑直徑不小于20mm，或邊長不小于20mm。