[发明专利]一种激光熔覆制备阵列微结构涂层的装置及方法

说明书

本发明公开了一种激光熔覆制备阵列微结构涂层的装置及方法，包括激光器和计算机控制器；所述激光器连接有激光熔覆头，激光熔覆头连接有送粉器，所述送粉器与所述计算机控制器连接；所述激光熔覆头的一侧设有激光测距模块；所述激光测距模块与所述计算机控制器连接。本发明在制备阵列微结构涂层的过程中对涂层的实时高度进行测量，然后根据测量的结构来控制送粉器调整同轴送粉出粉量，从而可以一步制备出所需要的阵列微结构涂层。本发明有效的降低了制备微结构涂层的时耗，而且方便在制备涂层过程中对其进行检测和控制。

技术领域

本发明涉及激光熔覆表面改性技术领域，特别涉及一种激光熔覆制备阵列微结构涂层的装置及方法。

背景技术

激光熔覆是一种备受关注的表面改性与成形技术，与其他传统的表面改性技术相比，激光熔覆技术能实现基体与熔覆层之间良好冶金结合，具有热变形少、无机械接触、涂层组织细小致密、节约成本等优点，并可以通过熔覆材料的选择实现高耐蚀性、高耐磨性、高硬度、抗氧化等性能要求。在航空航天、重型机械等行业有较广泛的应用。

阵列微结构表面技术在一定条件下可以改善金属表面的力学性能，已逐渐在各工业领域中得到广泛的应用。阵列微结构根据表面形状可大致分为内凹型和外凸型两类，合适的内凹型阵列微结构表面可以有效减小其表面摩擦阻力，而合适的外凸型阵列微结构表面具有疏水性和抗粘附等功能。阵列微结构表面的制备方法有：电解加工、电火花加工、激光加工等。喷射电解加工可达性好、无需成型阴极，但重复精度差、定域性差；电火花加工电极损耗小，但电极制作困难；激光加工加工效率高，但加工表面需后续处理。

激光熔覆制备涂层与在涂层的基础上制备阵列微结构表面通常需要分开完成，制备耗时较长、成本较高，且通常在其制备过程中对表面制备情况无法实时检测与控制，制备的过程受限较大。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种激光熔覆制备阵列微结构涂层的装置及方法。本发明有效的降低了制备微结构涂层的时耗，而且方便在制备涂层过程中对其进行检测和控制。

本发明的技术方案：一种激光熔覆制备阵列微结构涂层的装置，包括激光器和计算机控制器；所述激光器连接有激光熔覆头，激光熔覆头连接有送粉器，所述送粉器与所述计算机控制器连接；所述激光熔覆头的一侧设有激光测距模块；所述激光测距模块与所述计算机控制器连接。

上述的激光熔覆制备阵列微结构涂层的装置，所述激光熔覆头上设有可调节支架；所述激光熔覆头经可调节支架连接所述激光测距模块。

前述的激光熔覆制备阵列微结构涂层的装置的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将理论基材放置于激光熔覆头下方，使激光测距模块的检测点与激光熔覆头作用在理论基材上的点重合；

步骤2、设定微结构涂层的宽度、高度和间距，激光熔覆头按照设定的参数开始工作，计算机控制器根据激光测距模块传入的实时距离参数L1与在制备阵列微结构涂层前测得的距离L2计算后得到实时涂层高度H3；

步骤3、根据实时涂层高度H3，计算机控制器控制送粉器调整同轴送粉出粉量，使得实时涂层高度H3与设定的微结构涂层高度满足误差要求，从而制备出阵列微结构涂层。

前述的激光熔覆制备阵列微结构涂层的装置的制备方法，所述实时涂层高度H3的计算是先以激光测距模块传入的实时距离参数L1转换为实时涂层与激光测距模块的高度差H1：

H1＝cosα×L1；

式中：α为激光测距模块的轴线与激光熔覆头的轴线所成的角度；

再以激光测距模块传入的在制备阵列微结构涂层前测得的距离L2转换为理论基材与激光测距模块的高度差H2：

H2＝cosα×L2；

则实时涂层高度H3＝H2-H1。