一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，是對基體試樣在激光熔覆過程中同步施加超聲振動，降低激光熔覆層開裂敏感性、細(xì)化組織。其特征在于包括：①包括試塊[1]、變幅桿[2]、法蘭[3]、換能器[4]、散熱風(fēng)扇[5]、立柱支架[6]、電纜線[7]和超聲波發(fā)生器[8]；②基體為平板試塊，處理前無需進(jìn)行預(yù)熱，處理后無需進(jìn)行緩冷；③熔覆粉末種類不受限制；④試塊[1]與變幅桿[2]之間通過螺栓連接；⑤散熱風(fēng)扇[5]用于排出裝置工作時產(chǎn)生的熱量；⑥超聲波發(fā)生器[8]通過電纜線[7]與換能器[4]連接，再通過變幅桿[2]將超聲振動傳遞到試塊[1]。本發(fā)明加工效率高，操作簡便，對環(huán)境無污染，獲得表面無裂紋、內(nèi)部組織細(xì)小的熔覆層。
【專利說明】一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，屬于材料表面處理過程中的輔助設(shè)備。本裝置特別適用于激光表面加工處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆技術(shù)是指以不同的添料方式在被涂敷基體表面上放置選擇的涂層材料，經(jīng)高能激光束使之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體材料成冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化性等的工藝。激光熔覆作為表面工程【技術(shù)領(lǐng)域】的一種新興技術(shù)，因其具有界面為冶金結(jié)合、組織極細(xì)、熔覆層稀釋率地，厚度可控、熱畸變小等諸多獨特的優(yōu)點，已成為比較活躍的研究領(lǐng)域。但由于激光熔覆是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)及冶金過程，在激光快速加熱和冷卻以及熔化凝固過程中極易產(chǎn)生拉應(yīng)力，使裂紋敏感性大大提高。
[0003]傳統(tǒng)的消除裂紋的方法:預(yù)熱、緩冷、后熱、加入稀土或合金元素、使用專用的抗裂粉末。然而使用預(yù)熱爐或回火爐對熔覆試樣進(jìn)行預(yù)熱和緩冷來減小裂紋開裂傾向，只能消除還未達(dá)到材料屈服強度的應(yīng)力，而不能對大量已導(dǎo)致裂紋開裂的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生影響，預(yù)熱溫度太高時，會使晶粒粗大，影響熔覆層組織性能。通過調(diào)整合金元素比例，增加熔敷層的韌性，可以降低裂紋敏感性，但同時降低熔敷層的硬度和耐磨性。
[0004]專利(201010294577.內(nèi)容涉及軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆一旋壓法，具體是將激光熔覆設(shè)備與旋壓設(shè)備近鄰放置，使激光光斑始終照射在旋壓設(shè)備的旋論即將旋壓到的軸類零件表面。本發(fā)明方法適用于軸類零件的表面熔覆，熔敷層在旋輪的旋轉(zhuǎn)壓力下發(fā)生塑性變形，內(nèi)部殘余應(yīng)力得以消除，降低了裂紋敏感性。但是其對于熔敷層材料和過渡層材料的塑形有較高的要求，選材范圍窄；設(shè)備過于龐大，調(diào)節(jié)校準(zhǔn)困難；只能適用于軸類及旋轉(zhuǎn)零件，使用受到限制。
[0005]專利(200310108499.內(nèi)容涉及激光熔覆納米陶瓷涂層抗裂的處理方法，使用過渡層來增強熔敷層與基體的結(jié)合強度，利用納米微粒熔點低、易擴散的特點來提高熔敷層的致密度，從而防止裂紋產(chǎn)生。但制備納米微粒，會大大提高熔覆成本，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]專利(201010616580.9)使用處理過的網(wǎng)絲緊敷于打磨后的待熔覆表面，通過細(xì)小的網(wǎng)格來限制裂紋的擴展。但是對網(wǎng)格的制造和處理過程繁瑣，并且要對試樣表面進(jìn)行打磨處理，增加工作量，效率低。
[0007]本發(fā)明提出一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，在熔覆過程中引入超聲振動，可以改善液態(tài)金屬的流動性，組織分布更加均勻，在凝固過程中，可以將正在長大的枝晶網(wǎng)打碎，并使其分散到熔體的各個部位形成均勻分布的小晶核。設(shè)備簡單，利于校準(zhǔn)安裝，耗能小，工作環(huán)境好，對大多數(shù)的粉末都能夠適用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的是克服激光快速加熱、冷卻過程中裂紋敏感性大的缺點，提供一種高效、操作簡便、環(huán)保且不影響激光加工的超聲輔助裝置。
[0009]本發(fā)明所述的超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，是對基體試樣在激光熔覆過程中同步施加超聲振動，降低激光熔覆層開裂敏感性、細(xì)化組織。
[0010]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，所述裝置由試塊[1]、變幅桿[2]、法蘭[3]、換能器[4]、散熱風(fēng)扇[5]、立柱支架[6]、電纜線[7]和超聲波發(fā)生器[8]組成。
[0011]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，所述的基體試塊為平板試塊。
[0012]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，熔覆粉末種類不限制。
[0013]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，所述的基體試塊不需要進(jìn)行預(yù)熱和緩冷處理。
[0014]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，試塊[1]與變幅桿[2]之間通過螺栓連接。
[0015]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，立柱支架用來支撐整個裝置保證整個工作面的平整度。
[0016]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，通過底部散熱風(fēng)扇[5]排出裝置工作過程中產(chǎn)生的熱量，保證裝置連續(xù)長時間工作。
[0017]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，超聲波發(fā)生器[8]通過電纜線[7]與換能器[4]連接，再通過變幅桿[2]將超聲振動傳遞到試塊〔1〕。
[0018]上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，激光熔覆過程中對基體試塊同步施加超聲振動。
[0019]本發(fā)明所述的超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其技術(shù)關(guān)鍵是將超聲振動與激光熔覆相結(jié)合，在實現(xiàn)激光快速熔覆的同時，引入超聲振動改善熔覆層成型及組織特征，獲得表面無裂紋、內(nèi)部組織細(xì)小的熔覆層。本發(fā)明避免了激光熔覆處理前試塊的預(yù)熱處理以及處理后的緩冷處理，加工效率高、對環(huán)境友好，操作簡單。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點及有益.效果
[0021]本發(fā)明所述的超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特點如下:
[0022]①采用超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，可以使所用的粉末種類不受限制。
[0023]②采用超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，可避免基體試塊激光熔覆處理前的預(yù)熱處理以及處理后的緩冷處理，加工效率高，操作簡便，對環(huán)境無污染，顯著降低了熔覆層裂紋敏感性，且熔覆層組織致密、細(xì)小。
[0024]說明書附圖及附圖的簡要說明
[0025]圖1超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理示意圖。
[0026]符號說明:
[0027]1.激光發(fā)生器:2.導(dǎo)光系統(tǒng):3.超聲振動裝置；4超聲波發(fā)生器。
[0028]圖2超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置的二維主視圖。
[0029]符號說明:
[0030]1.試塊么變幅桿；3丨法蘭；4換能器在散熱風(fēng)扇務(wù)立體支架；7丨電纜線；8.超聲波發(fā)生器。
[0031]圖3超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置的二維俯視圖。
[0032]圖4超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置的三維圖。
【具體實施方式】
:
[0033]下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0034]如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，包括試塊
[1]、變幅桿[2]、法蘭[3]、換能器[4]、散熱風(fēng)扇[5]、立柱支架[6]、電纜線[7]和超聲波發(fā)生器[8]組成。將待熔覆的基體試塊[1]表面磨平，再用丙酮擦拭表面去油污，通過螺栓將試塊[1]與變幅桿[2]固定，然后通過電纜線[7]將超聲發(fā)生器[8]與換能器[4]連接。待熔覆粉末預(yù)置在試塊表面，將激光頭移動至待熔覆位置，同時開啟超聲波發(fā)生器和激光器。熔覆結(jié)束后關(guān)閉超聲波發(fā)生器，以達(dá)細(xì)化組織、提高熔覆層性能的目的。
[0035]上面以舉例方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述具體實施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
[0036]建議保護(hù)的內(nèi)容:
[0037]①超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置。
【權(quán)利要求】
1.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，所述裝置由試塊[1]、變幅桿[2]、法蘭[3]、換能器[4]、散熱風(fēng)扇[5]、立柱支架[6]、電纜線[7]和超聲波發(fā)生器[8]組成。
2.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，所述的基體試塊為平板試塊。
3.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，熔覆粉末種類不限制。
4.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，所述的基體試塊不需要進(jìn)行預(yù)熱和緩冷處理。
5.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，試塊[I]與變幅桿[2]之間通過螺栓連接。
6.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，立柱支架用來支撐整個裝置保證整個工作面的平整度。
7.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，通過底部散熱風(fēng)扇[5]排出裝置工作過程中產(chǎn)生的熱量，保證裝置連續(xù)長時間工作。
8.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，超聲波發(fā)生器[8]通過電纜線[7]與換能器[4]連接，再通過變幅桿[2]將超聲振動傳遞到試塊[I]。
9.上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復(fù)合處理裝置，其特征在于，激光熔覆過程中對基體試塊同步施加超聲振動。
【文檔編號】C23C24/10GK104419925SQ201310415092
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月7日
【發(fā)明者】李美艷, 韓彬, 王勇, 郭蘭陽, 于夢飛 申請人:中國石油大學(xué)(華東)