一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法与流程

本发明涉及热喷涂金领域，具体涉及一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法。

背景技术：

1、现有热喷涂技术采用等离子体火焰进行喷涂，等离子体火焰温度没有激光产生的温度高，然后等离子体喷涂的面积大，激光热喷涂的面积小，温度高，加热工件表面时间长，产生的温度高，同样激光产生等离子体的密度大于等离子体枪产生的等离子体的密度。

2、等离子体热喷涂采用钨材料做喷嘴，材料难加工，复杂结构增加加工成本，粉材颗粒度较大，表面粗糙，很难用于精细零件的喷涂工艺，比如小内孔，小转角等精细小结构。

3、中国专利授权公开号：cn209531208u，授权公开日：2019年10月25日，公开了一种用于内孔热喷涂的厚涂层冷却装置，包括：氮气输送管、控制阀、输入信号线、氮气储罐、控制器、红外传感器线、氮气喷射装置、红外线传感器和内孔旋转喷枪，所述内孔旋转喷枪延伸至工件的内孔中，所述氮气喷射装置设置在内孔旋转喷枪上并指向工件的内孔表面，所述氮气输送管设置在氮气储罐与氮气喷射装置之间，所述控制阀设置在氮气输送管上，所述输入信号线连接在控制阀与控制器之间，所述红外线传感器设置在内孔旋转喷枪上并指向工件的内孔表面，所述红外传感器线连接在红外线传感器与控制器之间。该专利采用先预涂层再使用粘结剂进行两层喷涂层的过渡层，工艺复杂，时间长，多次喷涂质量不易控制。

4、中国专利授权公开号：cn110699626a，申请公布日：2020年01月17日，公开了一种利用热喷涂与激光重熔复合工艺制备耐空蚀涂层的方法，包括如下步骤：(1 )在基体上利用热喷涂制备金属陶瓷复合涂层；(2)对步骤(1)的金属陶瓷复合涂层进行激光重熔处理，金属陶瓷复合涂层在激光的高密度能量下，金属陶瓷涂层表面重新熔化形成了新的结构，冷却后涂层组织性能得到增强，涂层抗空蚀性能得到极大提高。该专利先用热喷涂的方法在基体表面做一层陶瓷涂层，再用激光照射使涂层进行二次融化，可获得更加致密的组织和减小孔隙率，表面平整，该专利的不足之处是工艺复杂，需要使用的装置多，占地大，时间长，成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有热喷涂使用喷嘴，结构复杂，加工难度大；等离子体热喷涂使用的粉材颗粒度较大，表面粗糙，很难用于精细零件的喷涂工艺针对此不足，提出了一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法。

2、为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

3、一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法，包括以下具体步骤：

4、s1、对工件进行预处理；

5、所述预处理包括：预热处理或预冷处理；

6、s2、采用脉冲激光扫描工件，通过脉冲激光对工件表面进行改性处理，使工件的表面呈现表面织构化；

7、s3、采用连续激光熔融粉末，并将熔融后的粉末喷涂于工件表面，使工件表面合金化；

8、s4、一次加工完成后，采用短脉冲激光对工件表面进行二次修复。

9、作为本发明的进一步优选，所述对工件进行预处理前，将工件放置于真空环境。

10、作为本发明的进一步优选，在工件加工时，在工件外侧持续喷洒流体，所述流体包括水，加工时喷洒水，使工件在水的保护下不被易化。

11、作为本发明的进一步优选，在采用连续激光熔融粉末，并将熔融后的粉末喷涂于工件表面时，连续激光外侧环绕有工艺气体。

12、作为本发明的进一步优选，所述二次修复时，短脉冲激光外侧采用多层工艺气体或工艺液体流道环绕，多层工艺气体或工艺液体包括两层、三层、四层，多层保护流道，也可作为工艺物质的输入通道，不仅仅局限与输入气体、液体、粉体等多种组合形式，可根据工艺情况调整。

13、一种水稳激光热喷涂金刚石粉的喷头，包括并排设置的双壳体，双壳体形成两个激光加工头，所述激光加工头包括电控系统、软件系统、真空系统、激光系统、辅助系统和送粉系统；

14、所述电控系统用于控制喷头的启停；

15、所述软件系统用于控制喷头的行动方式；

16、所述激光系统用于提供激光类型，并根据类型发射激光，与软件系统和电控系统连接；

17、所述辅助系统用于控制流体的喷射，与软件系统连接和电控系统连接；

18、所述送粉系统用于输送粉末，与软件系统连接和电控系统连接；

19、所述真空系统用于流体喷射结构气体保护隔绝空气，与软件系统连接和电控系统连接。

20、作为本发明的进一步优选，所述激光加工头的壳体内设置有若干环形隔板，且相邻两个隔板之间形成流道；所述壳体中间设置有激光发射装置，与激光系统连接；靠近激光发射装置的流道，用于输送粉末，与送粉系统连接；其余流道用于输送各种工艺气体，与辅助系统连接；所述壳体外侧均匀设置有若干喷口，用于喷洒流体，与辅助系统连接。

21、作为本发明的进一步优选，所述激光发射装置包括连续光模式和脉冲光模式。

22、本发明提出的一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：

23、1、本发明采用双头激光进行热喷涂，激光能量高，等离子体密度高，金刚石粉与基体结合强度高，寿命长，力学性能好；

24、2、采用双喷头既可以进行表面提前预热，也可在表面加工前制作纹理，提高粉末融化后的粘结力；

25、3、本发明涉及的喷头具有多层保护流道，能够输送工艺气体或工艺流体，起到保护作用，同时，还能使加工区间更好的隔绝氧气环境；

26、4、多层喷头结构也可作为混合物质的外部混合选择，可提高混合物质的利用率；

27、5、本发明采用水辅助加工，水作为外层保护，分离出来的h,o,等离子体具有增强的作用，而且可以隔绝外界空气进入反应区，并且可以使区分低温外层区和高温内层区；

28、6、水汽作为保护气体，也作为反应气体，对工件表面既可以冷却降温，加快冷却速度，同时在工件表面还存在氧化还原反应，可提高加工工件的表面质量。

技术特征：

1.一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法，其特征在于，所述对工件进行预处理前，将工件放置于真空环境。

3.根据权利要求1所述的一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法，其特征在于，在工件加工时，在工件外侧持续喷洒流体，所述流体包括水。

4.根据权利要求1所述的一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法，其特征在于，在采用连续激光熔融粉末，并将熔融后的粉末喷涂于工件表面时，连续激光外侧环绕有工艺气体。

5.根据权利要求1所述的一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法，其特征在于，所述二次修复时，短脉冲激光外侧采用多层工艺气体或工艺液体流道环绕，多层工艺气体或工艺液体包括两层、三层、四层。

6.一种水稳激光热喷涂金刚石粉的喷头，并排设置的双壳体，所述双壳体形成两个激光加工头，其特征在于，所述激光加工头包括电控系统、软件系统、真空系统、激光系统、辅助系统和送粉系统；

7.根据权利要求6所述的一种水稳激光热喷涂金刚石粉的喷头，其特征在于，所述激光加工头的壳体内设置有若干环形隔板，且相邻两个隔板之间形成流道；所述壳体中间设置有激光发射装置，与激光系统连接；靠近激光发射装置的流道，用于输送粉末，与送粉系统连接；其余流道用于输送各种工艺气体，与辅助系统连接；所述壳体外侧均匀设置有若干喷口，用于喷洒流体，与辅助系统连接。

8.根据权利要求7所述的一种水稳激光热喷涂金刚石粉的喷头，其特征在于，所述激光发射装置包括连续光模式和脉冲光模式。

技术总结
本发明公开了一种水稳激光热喷涂金刚石粉的方法，包括以下具体步骤：S1、对工件进行预处理；S2、采用脉冲激光扫描工件，通过脉冲激光对工件表面进行改性处理，使工件的表面呈现表面织构化；S3、采用连续激光熔融粉末，并将熔融后的粉末喷涂于工件表面，使工件表面合金化；S4、一次加工完成后，采用短脉冲激光对工件表面进行二次修复；相比现有技术，本发明采用双头激光进行热喷涂，激光能量高，等离子体密度高，金刚石粉与基体结合强度高，寿命长，力学性能好；采用双喷头既可以进行表面提前预热，也可在表面加工前制作纹理，提高粉末融化后的粘结力；本发明涉及的喷头具有多层保护流道，能够输送工艺气体或工艺流体，起到保护作用。

技术研发人员：朱丽,张纪辰,唐一峰,雒耀辉
受保护的技术使用者：南京中科神光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27