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仿榫卯結構的鎳/銅異種金屬、紅/藍雙激光沉積裝置及方法

文檔序號:41733714發布日期:2025-04-25 17:05閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種紅/藍雙激光沉積裝置,其特征在于,包括光纖激光器(3)、半導體激光器(4)、多光路激光頭(1)、送粉組件和控制器(10);

2.根據權利要求1所述的紅/藍雙激光沉積裝置,其特征在于,所述激光聚焦透鏡組(2)包括至少一個沿多光路激光頭的軸線方向水平布置的凸透鏡;所述透鏡高度調節組件包括為每個凸透鏡所配備的一套絲杠調節機構,每套絲杠調節機構包括絲杠滑塊(9)、絲杠(8)和驅動電機(7),所述驅動電機(7)安裝在多光路激光頭(1)上,其輸出端與絲杠(8)相連,所述絲杠滑塊(9)套設在絲杠(8)上、并與絲桿(8)螺紋連接,所述凸透鏡固定在對應的絲杠滑塊(9)上;所述透鏡高度調節組件中的驅動電機(7)均與控制器(10)相連。

3.根據權利要求2所述的紅/藍雙激光沉積裝置,其特征在于,所述控制器(10)對透鏡高度調節組件的控制包括:根據所需沉積金屬的寬度和加工平面上的所需要的光斑直徑,結合激光的傳輸及聚焦特性,通過同步控制透鏡高度調節組件中的驅動電機(7)同向轉動相同的圈數來調節激光聚焦透鏡組(2)與激光出口的間距。

4.根據權利要求1所述的紅/藍雙激光沉積裝置,其特征在于,所述光纖激光器發射的紅光激光的波長為600~700nm,半導體激光器發射的藍光激光的波長為400~600nm。

5.根據權利要求4所述的紅/藍雙激光沉積裝置,其特征在于,調節前絲杠(8)均位于原點,假設此時激光聚焦透鏡組(2)中的下層凸透鏡光心與激光出口的間距為y,調節后下層凸透鏡光心與激光出口的間距為h,絲杠對應需要所轉的圈數為r,絲杠上的螺紋間距為d,所述h滿足:h=y+r*d;假設所需的光斑直徑為a,凸透鏡焦距為f,凸透鏡直徑為d,其滿足:a=(y+r*d-f)*d/f。

6.使用權利要求1~5中任一項所述的紅/藍雙激光沉積裝置來制備仿榫卯結構的鎳/銅異種金屬的方法,其特征在于,包括以下步驟:

7.根據權利要求6所述的制備仿榫卯結構的鎳/銅異種金屬的方法,其特征在于,所述鎳合金粉末的粒徑為50~150μm;所述銅合金粉末的粒徑為50~150μm。

8.根據權利要求6所述的制備仿榫卯結構的鎳/銅異種金屬的方法,其特征在于,在沉積鎳合金時,光纖激光器發出的激光功率為1800w,掃描速度為10mm/s;在沉積銅合金時,光纖激光器發出的激光功率為800w,半導體激光器發出的激光功率為1000w、掃描速度為10mm/s。

9.采用權利要求6所述的制備方法所制備出的仿榫卯結構的鎳/銅異種金屬,其特征在于,包括依次層疊的鎳合金層、榫卯鑲嵌層和銅合金層;所述榫卯鑲嵌層內在所述銅合金層和/或鎳合金層的延伸平面內,單道銅合金和單道鎳合金交替排列,且從鎳合金層到銅合金層的方向上,單道鎳合金的寬度逐漸減小,單道銅合金對的寬度逐漸增大,兩者減小和、或增大的幅度相同。

10.根據權利要求9所述的仿榫卯結構的鎳/銅異種金屬,其特征在于,所述榫卯鑲嵌層內單道鎳合金和單道銅合金的寬度為1~4mm;榫卯結構的厚度為h,單位為mm,h=0.7n,n為榫卯結構的沉積層數。


技術總結
本發明提供了一種仿榫卯結構的鎳/銅異種金屬、紅/藍雙激光沉積裝置及方法,包括光纖激光器、半導體激光器、多光路激光頭、送粉組件和控制器。光纖激光器用于發射紅光激光,半導體激光器用于發射藍光激光。多光路激光頭內設有激光聚焦透鏡組及透鏡高度調節組件。所述控制器用于控制光纖激光器、半導體激光器的啟閉,雙桶送粉器的送粉以及透鏡高度調節組件的工作,以適應設計的異種材質金屬的沉積需求。本發明利用上述設備,結合透鏡高度調節組件實現鎳、銅兩種不同材質金屬的交替激光熔覆,從而實現異種金屬的界面結合強度的提高。同時,還提供了一種利用該裝置及方法制備的仿榫卯結構的鎳/銅異種金屬。

技術研發人員:徐剛,魯金忠,張建,羅開玉,張紅梅,盧海飛,胡云森
受保護的技術使用者:江蘇科技大學
技術研發日:
技術公布日:2025/4/24
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