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专利号: 2019113621968
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般喷射或雾化;对表面涂覆液体或其他流体的一般方法〔2〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双脉冲强激光技术的孔类零件内壁喷涂方法,其特征在于该方法具体步骤如下:

(1)装置安装好后,计算机(30)向控制器(29)发送信号,使所述控制器(29)控制进气开关(9)阀门和空气加热器(7)的同时打开,向喷涂室(10)内部通入保护气;

(2)所述计算机(30)向所述控制器(29)发送信号,使得所述控制器(29)控制电热管(12)的通电;

(3)所述计算机(30)向所述控制器(29)发送信号,使得所述控制器(29)控制双脉冲激

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光发生器(1)先发出一个脉宽为ms量级、功率密度在10 -10 W/cm 范围内的强激光脉冲束(3),使其竖直直接辐照在喷涂材料棒(22)的上端面,所述喷涂材料棒(22)上端面部分喷涂材料吸收激光能量发生熔融,并形成熔池;所述双脉冲激光发生器(1)再发出一个功率密度高于108W/cm2、脉宽为ns量级的所述强激光脉冲束(3),使其竖直直接辐照在熔池内的熔融材料表面上,部分熔融材料吸收激光能量产生的高压等离子体瞬间对熔融材料施加一向下的超高冲击力,使熔融材料发生溅射,溅射的熔滴在孔类零件内部雾化成更为细小的微粒,所述微粒以很高的速度撞向孔类零件(23)内壁,进而形成喷涂涂层(24),完成第一次喷涂;

(4)使所述计算机(30)向所述控制器(29)发送信号,使所述控制器(29)控制窗口清理装置(28)清理透明玻璃(27)上附着的物体;

(5)当第一次冲击喷涂的所述喷涂涂层(24)厚度未达到要求,需要在同一位置进行多次喷涂时;重复步骤(3)、步骤(4)一次,至此完成所述孔类零件(23)内壁的第二次喷涂;重复步骤(3)、步骤(4)多次,直至该位置的涂层厚度满足要求;

(6)需要在不同位置进行喷涂时,通过所述计算机(30)给所述控制器(29)发送信号,使所述控制器(29)控制第二升降台(16)和其上的所述孔类零件(23)移动;重复上述步骤(3)、步骤(4)多次,至此完成新位置的喷涂,直至所述孔类零件(23)内壁喷涂涂层(24)都达到要求为止;之后,关闭所述空气加热器(7)和所述电热管(12)的开关,所述孔类零件(23)在被加热的所述喷涂室(10)内进行缓慢冷却,待所述喷涂涂层(24)冷却至设定温度,停止通入保护气,松开第二夹具(15),打开活动窗口(25),取出所述孔类零件(23),完成孔类零件的内壁喷涂。

2.一种基于双脉冲强激光技术的孔类零件内壁喷涂装置,其特征在于该装置包括夹具系统、加热保护系统、双脉冲激光发生器(1)、导光系统及控制系统:所述夹具系统包括孔类零件(23)、喷涂材料棒(22)、第二密封圈(14)、第三密封圈(17)、软质垫圈(26)、压盖(6)、第一升降台(18)、第二升降台(16)、第一夹具(19)及第二夹具(15),所述压盖(6)和所述软质垫圈(26)位于喷涂室(10)的上部,所述夹具系统中的其余部件位于所述喷涂室(10)的下部,所述第二密封圈(14)安装于所述喷涂室(10)底部设置的环形槽上,所述孔类零件(23)穿过所述第二密封圈(14)内圈并与所述第二密封圈(14)形成配合,所述孔类零件(23)放置于所述第二夹具(15)上,所述第二夹具(15)固定在所述第二升降台(16)上,所述第二夹具(15)夹紧所述孔类零件(23),所述第三密封圈(17)安装在所述第二升降台(16)中部设置的环形槽上,所述喷涂材料棒(22)穿过所述第三密封圈(17)内圈并与所述第三密封圈(17)形成配合,所述喷涂材料棒(22)放置于所述第一夹具(19)上,所述第一夹具(19)固定于所述第一升降台(18)上,所述第一夹具(19)夹紧所述喷涂材料棒(22),所述软质垫圈(26)放置在所述喷涂室(10)上部侧壁台阶上,透明玻璃(27)放置于所述软质垫圈(26)上,所述压盖(6)通过螺纹与所述喷涂室(10)上部侧壁形成配合,所述压盖(6)压紧所述透明玻璃(27);

所述加热保护系统包括喷涂室(10)、隔热涂层(11)、活动窗口(25)、进气开关(9)、进气管(8)、第一密封圈(13)、电热管(12)、空气加热器(7)、单向阀(20)及排气管(21),所述活动窗口(25)位于喷涂室(10)的左侧,所述单向阀(20)和所述排气管(21)位于所述喷涂室(10)的左下侧,所述进气开关(9)、所述进气管(8)和所述空气加热器(7)位于所述喷涂室(10)的右上侧,所述加热保护系统中的其余部件位于喷涂室的右下侧,所述隔热涂层(11)涂在所述喷涂室(10)的内壁上,所述空气加热器(7)安装在进气口处,所述进气管(8)安装在所述空气加热器(7)上,所述进气开关(9)安装在所述进气管(8)上,所述第一密封圈(13)安装在所述电热管(12)尾部和所述喷涂室(10)侧壁的交界处所设置的环形槽上,所述电热管(12)尾部穿过所述第一密封圈(13)的内圈,所述电热管(12)尾部与所述第一密封圈(13)形成配合,所述单向阀(20)安装在排气口处,所述排气管(21)安装在所述单向阀(20)上;所述导光系统包括导光管(2)、全反镜(4)、冲击头(5)、透明玻璃(27)和窗口清理装置(28),所述导光系统位于喷涂室(10)的上方,所述导光管(2)的一端连接所述双脉冲激光发生器(1),所述导光管(2)的另一端连接所述冲击头(5),所述窗口清理装置(28)安装在所述透明玻璃(27)上,所述冲击头(5)下方正对所述喷涂材料棒(22);所述控制系统包括计算机(30)和控制器(29),所述计算机(30)向所述控制器(29)发送信号,所述控制器(29)通过数据线分别与所述双脉冲激光发生器(1)、所述进气开关(9)、所述空气加热器(7)、所述电热管(12)、所述第一升降台(18)、所述第二升降台(16)和所述窗口清理装置(28)相连。