本实用新型专利技术公开一种基于双脉冲强激光技术的孔类零件内壁喷涂装置，属于零件内壁喷涂技术领域。该装置包括夹具系统、加热保护系统、双脉冲激光发生器、导光系统及控制系统。该装置使用双脉冲激光发生器先发出一个强激光脉冲束熔融喷涂材料，再发出一个强激光脉冲束作用在熔融的喷涂材料上，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，使熔融材料溅射，溅射的熔滴在孔类零件内部雾化成更为细小的微粒，并高速撞向孔类零件内壁，形成涂层。本装置结构简单、操作方便、适用性广、涂层质量好。
【技术实现步骤摘要】
一种基于双脉冲强激光技术的孔类零件内壁喷涂装置
：本技术属于零件内壁喷涂领域，具体涉及一种基于双脉冲强激光技术的孔类零件内壁喷涂装置。本技术利用功率密度在105-106W/cm2范围内、脉宽为ms量级的强激光熔融喷涂材料棒，利用功率密度高于108W/cm2、脉宽为ns量级的强激光直接辐照在熔融的喷涂材料上，部分喷涂材料吸收激光能量产生高压等离子体，高压等离子体瞬间对熔融材料施加一向下的超高冲击力，使熔融材料溅射，溅射的熔滴在零件内部雾化成更为细小的微粒，并高速撞向零件内壁，进而形成涂层的方法及装置，适用于零件内壁的喷涂。
技术介绍
：激光技术是20世纪60年代最重要的科技成就之一，它的出现，几乎对整个科技领域的发展都起了重大的改革和推进作用。目前，已与多个学科相结合形成多个应用
，如激光加工技术、激光检测与计量技术等。不同参数的激光与材料相互作用所产生的效果是不同的，如低功率密度的激光作用在材料上，材料会产生加热熔融的现象，而较高的功率密度的激光作用在材料上，则材料会发生气化、产生等离子体的现象。中国专利CN108707853A所公布的一种方法中，先将喷涂材料热喷涂到气缸孔内壁上，之后用激光重熔部分涂层使得涂层锚固到基底上，在该专利中所使用的激光的功率密度是在较低范围的；中国专利CN108018519A所公布的一种方法中，先用激光焊接或者熔覆的方法使得强化层或者强化环附着到气缸孔上部，再用热喷涂的方法将喷涂材料喷涂到内壁上，在该专利中所使用的激光的功率密度也是在较低范围的，显然上述两个专利并未充分利用不同参数的激光对材料的不同作用效果。而且，上述专利所公布的方法中，皆是将热喷涂和激光熔覆配合使用，使得整个喷涂过程显得繁琐，整个装置也显得复杂。另外，根据已有的研究成果和工程实践表明，喷涂涂层的性能和质量除了与料粉粒度和料粉喷涂速度等有关外，与喷涂过程中对零件的热处理也有很大关系。因为喷涂涂层与基体的材料成分相差很大，线胀系数也相差较大，而且由于喷涂材料在接触到基底表面上的同时也在向基底传递热量，因此会引起较大的内应力，致使在冷却过程中涂层产生裂纹或剥落等缺陷，进而影响喷涂涂层的质量。基于上述零件喷涂过程中存在的问题，本技术设计了一种在喷涂过程中对零件热处理条件下先使用功率密度在105-106W/cm2范围内、脉宽为ms量级的强激光直接熔融喷涂材料，再使用功率密度高于108W/cm2、脉宽为ns量级的强激光直接辐照在喷涂材料棒上，部分熔融材料吸收激光能量产生高压等离子体，高压等离子体瞬间对熔融材料施加一向下的超高冲击力，使熔融材料溅射，溅射的熔滴在零件内部雾化成更为细小的微粒，并高速撞向零件内壁，进而形成涂层的喷涂方法和装置，以解决上述问题。
技术实现思路
：本技术的目的在于提供一种基于双脉冲强激光技术的孔类零件内壁喷涂装置。本技术所提供的一种基于双脉冲强激光技术的零件内壁喷涂装置包括夹具系统、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。本技术用于孔类零件内壁喷涂的具体步骤如下：(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控制双脉冲激光发生器1先发出一个脉宽为ms量级、功率密度在105-106W/cm2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，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一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。/n...
【技术特征摘要】
1.一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)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振伟，牛文武，王宇峰，杨恒基，陈涛，纪啸天，张兴权，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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