[实用新型]一种扫描振镜辅助超音速激光复合高速沉积装置

说明书

一种扫描振镜辅助超音速激光复合高速沉积装置，包括：固定机架，具有一安装腔，用于安装沉积装置的其余部件；激光器，安装于固定机架上部，并且激光器发射的激光光束射入固定机架的内腔，用于向安装腔内发射激光光束；冷喷涂系统，包括送粉器和至少一套冷喷部，送粉器的出粉口与冷喷部的送粉口连通，用于向冷喷部内输送粉末；冷喷部安装于固定机架的端部，用于向基材表面喷射粉末形成粉斑；以及扫描振镜系统，安装于固定机架的安装腔内，包括固定部、分光部、振镜扫描部以及振镜控制部。本发明的有益效果是：在沉积过程中多道粉末粒子被送入激光扫描区域，在多束聚焦激光光束的作用下，可以大幅提高涂层的沉积效率和结合强度。

技术领域

本实用新型涉及材料表面处理领域，特别是涉及一种节能、高效、环保的扫描振镜辅助超音速激光复合高速沉积装置。

背景技术

随着国家对环境保护政策的严格实施，一些传统的高污染表面处理技术(如镀硬铬等)面临被淘汰的局面。因此，需要开发节能、高效、环保的新型表面处理技术来替代传统方法，实现技术的更新换代以符合国家可持续发展的战略。

超音速激光沉积技术是近年来发展起来的一种新型材料表面处理技术，是在冷喷涂的过程中同步引入激光辐照软化沉积材料和基体材料，从而提高表面改性层的质量和性能。该技术不涉及化学液的使用，是一种相对环保的方法，同时由于其不涉及材料的熔融过程，是一种相对节能的过程，可以避免激光熔覆、热喷涂等高热输入表面处理技术中存在的热致不良影响(如氧化、相变、工件变形等)。由于其在冷喷涂的过程中引入了激光加热，拓宽了冷喷涂技术可处理材料的范围，可以沉积一些高强度、高硬度的材料(如Ni60、Stellite-6 等)，这为其替代镀硬铬技术在提升材料表面耐磨损领域的应用提供了可能。

在传统的超音速激光复合沉积系统，只有一个拉瓦尔喷管与激光器配合，而且拉瓦尔喷管与激光头分别装夹在机械臂上，两者相互独立。因此在实验前，都需要调节激光头和喷嘴的相对位置，以保证激光的光斑与粉斑重合。此外，传统的激光器通常采用高斯分布的激光束对喷涂粉末颗粒进行加热，加热均匀性存在问题，会影响沉积效率。

发明内容

针对上述情况下传统超音速激光复合沉积系统存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种扫描振镜辅助超音速激光复合高速沉积装置，实现多个拉瓦尔喷嘴及激光束通过振镜扫描与粉末同步耦合，从而提高沉积效率和沉积层质量。

本实用新型所述的一种扫描振镜辅助超音速激光复合高速沉积装置，其特征在于，包括：

固定机架，具有一安装腔，用于安装沉积装置的其余部件；

激光器，安装于固定机架上部，并且激光器发射的激光光束射入固定机架的内腔，用于向安装腔内发射激光光束；

冷喷涂系统，包括送粉器和至少一套冷喷部，其中送粉器的出粉口与冷喷部的送粉口连通，用于向冷喷部内输送粉末；冷喷部安装于固定机架的端部，用于向基材表面喷射粉末形成粉斑；

以及扫描振镜系统，安装于固定机架的安装腔内，包括固定部、分光部、振镜扫描部以及振镜控制部，固定部安装于固定机架上，分光部、振镜扫描部以及振镜控制部均安装于固定部，且所述分光部位于激光器的出光口处，用于接收激光器射出的激光光束并将其分成至少两束激光束作为振镜扫描部的发射激光光束，每束发射激光光束对应一套振镜扫描部；所述振镜扫描部与所述振镜控制部相连，使得入射光经振镜扫描部的扫描后在基材的沉积面展开成一激光扫描区，并使得冷喷涂喷枪喷涂的粉斑落于激光扫描区范围内。

冷喷涂系统、扫描振镜系统和激光器由固定机架进行固定，冷喷涂系统与扫描振镜系统分布在固定机架两侧并成30°角，激光器固定在上端，其中心线与扫描振镜中的内壁面平行。固定机架内部空心，底部可以开放(也可装夹保护镜片)，用于扫描振镜中激光的发出。

所述分光部为一装于固定机架内壁的分光镜，且所述的分光镜位于激光器的正下方，用于将激光器发射的激光光束分成至少两束发射激光光束。