[發明專利]自動送粉激光感應復合熔覆方法及裝置

有效

• 申請號: 200710052457.7
• 申請日: 2007-06-13
• 公開（公告）號: CN101125394A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 曾曉雁;胡乾午;黃永俊;周圣豐
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K26/34
• 分類號: B23K26/34;C23C24/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

1.一種自動送粉激光感應復合熔覆方法，其步驟包括：

①將待加工工件與感應加熱線圈之間的距離控制在1-10mm內，調整聚焦激光束，使激光聚焦光斑作用于待加工工件的感應加熱區或者略滯后于感應加熱區；

②通過感應加熱線圈對工作進行加熱，使待加工工件表面的溫度為500-1100℃，同時往感應加熱區吹入惰性保護氣體；

③采用自動送粉器將所要熔覆的合金粉末送至待加工工件表面的激光輻照區，同時利用激光束對待加工工件內或外表面進行激光熔覆，合金粉末在激光束的作用下瞬間發生熔化，形成合金層；熔覆過程中，粉末噴嘴與激光光軸的夾角控制在30-70°，粉末噴嘴末端與待加工工件的垂直距離為2-15mm，粉末流量為3-10kg/h，激光束光斑為橢圓形光斑或者矩形光斑，激光功率為3-10KW，感應功率為20-300KW，激光熔覆速度為1-10m/min，單層熔覆層厚為0.1-3mm；

④判斷熔覆層厚度是否達到所要求的熔覆層厚度，如果是，結束激光感應熔覆過程，否則重復步驟②-④。

2.根據權利要求1所述的復合熔覆方法，其特征在于：熔覆粉末材料為自熔性合金粉末，或者在自熔性合金粉末中摻入質量百分含量為0-65％wt的碳化物的金屬陶瓷復合粉末。

3.根據權利要求1或者2所述的復合熔覆方法，其特征在于：當待加工工件為圓形零部件時，在完成步驟③的同時，x軸方向移動待加工工件，其移動距離為x軸方向光斑直徑的30-70％。

4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：在進行步驟③時，將聚焦后的激光束定位到多匝感應加熱線圈之間。

5.一種自動送粉激光感應復合熔覆裝置，包括激光器、導光系統和聚焦系統、自動送粉器和激光加工數控工作臺；激光器、導光系統和聚焦系統位于同一光路上，激光器發出的激光束經過導光系統傳輸到聚焦系統加以聚焦，聚焦系統用于將激光束轉換成橢圓形或者矩形光斑照射至工件表面；導氣管的出氣口位于聚焦系統與待處理工件之間；激光加工數控工作臺包括數控機床和工件夾持裝置；工件夾持裝置固定在數控機床上，用于將待處理工件安裝在數控機床；其特征在于：

該裝置還包括感應加熱裝置，感應加熱裝置包括高頻感應加熱電源(5)和感應加熱線圈(9)，感應加熱線圈(9)與高頻感應加熱電源(5)電連接；工作時，感應加熱線圈(9)與待處理工件(10)的待處理面之間的距離為1-10mm內，自動送粉器(13)的粉末噴嘴(15)與激光光軸的夾角為30-70°。

6.根據權利要求5所述的復合熔覆裝置，其特征在于：所述工件夾持裝置由一對旋轉工作臺(7、11)和一對三爪卡盤(8、12)構成，旋轉工作臺(7、11)均固定在數控機床(6)上，一對三爪卡盤(8、12)分別安裝在旋轉工作臺(7、11)上，用于裝夾待加工工件(10)。

7.根據權利要求5所述的復合熔覆裝置，其特征在于：所述工件夾持裝置由旋轉工作臺(7)、三爪卡盤(8)和頂針(16)構成；旋轉工作臺(7)和頂針(16)分別固定在數控機床6上，三爪卡盤(8)安裝在旋轉工作臺(7)上。

8.根據權利要求7所述的復合熔覆裝置，其特征在于：感應加熱線圈(9)和送粉噴嘴(15)通過夾具(18)放置于待加工工件(10)的管壁內，感應加熱線圈(9)上安裝有導磁體(17)，聚焦系統(2)由一個平面反射鏡和一個聚焦鏡組成；加工時，平面反射鏡與待加工工件(10)軸向成45°夾角，平面反射鏡和感應加熱線圈(9)置于待加工工件(10)的管壁內。