[实用新型]基于夹持通电加热和旋转电场搅拌的激光熔覆装置

说明书

本实用新型公开了一种基于夹持通电加热和旋转电场搅拌的激光熔覆装置，包括激光设备、组合电源、夹持部件、调节机构和控制器，夹持部件设置于激光设备的激光头的下端，以夹持熔覆基体，夹持部件包括设置有导电片的底板和两个面向设置的夹持板，夹持板在调节机构的作用下实现在水平面移动，与激光设备对准，形成稳定夹持力；组合电源向夹持部件的导电片进行通电，通过控制器控制组合电源的通电类型、顺序与/或正负，在基体表面形成旋转的电流场，使基体产生旋转的电流场、移动的感应电磁场和变化的感应电磁力，实现对熔池的搅拌。

技术领域

本实用新型涉及一种基于夹持通电加热和旋转电场搅拌的激光熔覆装置。

背景技术

随着大功率激光器的发展，激光熔覆作为一种新的表面改性技术而兴起，利用激光使合金粉末熔化于基体表面后凝固成性能优异的涂层，可显著改善工件表面的力学性能。由于熔覆层的形成是一个快速熔化和凝固的化学冶金过程，激光束对基体材料的热影响区范围小，引起的变形也少，从而可降低零件的报废率和提高其使用寿命，因此激光熔覆技术得到大规模的应用。

但是，快速的熔化和冷却过程会造成熔覆层内部过大的温度梯度，导致熔池内部流动不均匀，冷却凝固后会在熔覆层内部残留大量的气孔、裂纹和过大的残余应力，导致熔覆层中组织不均匀，整体性能下降，影响零件的品质。已有研究表明，在激光熔覆的同时加入磁场、电场等辅助方式，有利于均匀熔覆层中的晶粒组织，从而提高熔覆层的质量。

专利号为CN 106637200 A的中国实用新型专利公开了一种热、声、磁复合能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层的方法，其特征在于采用多层能场辅助激光熔覆，能获得较好性能的熔覆层，但是该方法步骤太多，过于繁琐复杂，且采用单一方向的感应加热线圈对基体进行间接加热，将使基体表面受热不均匀。

专利号为CN 103602977 B的中国实用新型专利公开了一种实现脉冲电流细化熔覆层金属涂层凝固组织方法的装置，其特征是在激光熔覆的过程中采用脉冲电流对基体供电，对细化熔覆层组织有一定的效果，但是该方法功能太单一，对减少气孔、裂纹效果不太明显，且装置过于简单，无夹持固定装置。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种基于夹持通电加热和旋转电场搅拌的激光熔覆装置，本实用新型通采用基于夹持通电的方式，熔覆前后都对基体通入多方向循环单相交流电，分别实现对基体表面相对均匀的预热和缓冷以及大多数零件的夹持，并且熔覆时对基体通入三相交流电，使基体产生旋转的电流场、移动的感应电磁场和变化的感应电磁力，实现对熔池的搅拌，从而一定程度上控制熔覆层中金属流体的对流情况，能够减少熔覆层中的裂纹、气泡和残余应力。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于夹持通电加热和旋转电场搅拌的激光熔覆装置，包括激光设备、组合电源、夹持部件、调节机构和控制器，所述夹持部件设置于激光设备的激光头的下端，以夹持熔覆基体，所述夹持部件包括设置有导电片的底板和两个面向设置的夹持板，所述夹持板在调节机构的作用下实现在水平面移动，与激光设备对准，形成稳定夹持力；

所述组合电源向夹持部件的导电片进行通电，通过控制器控制组合电源的通电类型、顺序与/或正负，在基体表面形成旋转的电流场，使基体产生旋转的电流场、移动的感应电磁场和变化的感应电磁力，实现对熔池的搅拌。

所述组合电源通过转换开关连接夹持部件，所述控制器控制转换开关对应的开断。

所述组合电源包括单相交流电源和三相交流电源。

所述调节机构包括X轴和Y轴调节机构，通过X轴和Y轴调节机构使相对设置的夹持部件在水平面上移动，以精确定位在激光头下端。

所述X轴和Y轴调节机构为螺纹调节机构。

所述调节机构包括丝杆螺母机构，设置在两个对立设置的夹持板上，以调整夹持板之间的间距。