[發明專利]激光感應復合熔覆制備材料涂層的方法及裝置

有效

• 申請號: 200710052458.1
• 申請日: 2007-06-13
• 公開（公告）號: CN101070595A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 曾曉雁;胡乾午;周圣豐;黃永俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23K26/34
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

1、一種激光感應復合熔覆制備材料涂層的方法，其步驟包括：

①在已進行過噴砂處理的待加工工件表面噴涂一層厚度為0.1-3.0毫米的涂層，涂層材料為合金粉末，或者合金粉末與陶瓷相顆粒形成的金屬陶瓷復合粉末，其中陶瓷相顆粒的質量百分含量小于等于70％；

②將待加工工件表面的涂層與感應加熱線圈之間的距離控制在1-10毫米范圍內，利用高頻感應加熱器往感應加熱線圈內通入電流，使工件表面的溫度為500-1200℃，并通入保護氣體；

③將激光束聚焦之后輻照在感應加熱區內，對涂層進行激光熔覆處理，激光功率為1-10KW，激光束的光斑直徑為2-30毫米，激光熔覆線速度為0.5-10米/分鐘，感應加熱功率為10-300KW；

④在熔覆完一層合金涂層之后，檢測熔覆層的厚度是否達到設定的厚度要求，如果沒有，重復步驟①-③，直到熔覆層達到所需要的厚度，否則，工作結束。

2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于：當待加工工件為軸類零件，步驟③與步驟④之間，待加工工件每旋轉一周，軸向移動待加工工件或數控機床，其移動距離為激光光斑直徑的30％-70％，使激光束在待加工工件的表面呈螺旋線方式掃描。

3、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感應加熱線圈之間。

4、根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：步驟③時，相對于待加工工件的軸向運動方向，聚焦后的激光束定位于整個感應加熱線圈后面。

5、一種激光感應復合熔覆制備材料涂層的裝置，包括激光器、激光導光裝置、激光聚焦裝置、數控機床與工件夾持裝置，激光器、激光導光裝置和激光聚焦裝置位于同一光路上，激光器發射出來的激光束經激光導光裝置傳輸到激光聚焦裝置，經聚焦后照射至待加工工件表面的預置涂層，導氣管的出氣口位于激光聚焦裝置的出光口處，工件夾持裝置安裝在數控機床上；其特征在于：

該裝置還包括高頻感應加熱器(2)，感應加熱線圈(8)與高頻感應加熱器(2)相連，工作時，感應加熱線圈與待加工工件的涂層之間的距離為1-10毫米。

6、根據權利要求5所述的裝置，其特征在于：工件夾持裝置由旋轉工作臺(5)、三爪卡盤(7)和頂針(10)構成；旋轉工作臺(5)固定在數控機床(6)上，旋轉工作臺(5)上安裝有三爪卡盤(7)；頂針(10)固定在數控機床(6)上，其位置與三爪卡盤(7)相對；三爪卡盤(7)和頂針(10)用于夾持待加工工件(9)。

7、根據權利要求5所述的裝置，其特征在于：工件夾持裝置由一對旋轉工作臺(5，5’)和一對三爪卡盤(7，7’)構成；旋轉工作臺(5，5’)安裝在數控機床(6)上，三爪卡盤(7，7’)分別安裝在旋轉工作臺(5，5’)；二個三爪卡盤(7，7’)將待加工工件(9)的兩端固定。

8、根據權利要求6所述的裝置，其特征在于：感應加熱線圈(8)和激光聚焦裝置(3)的出光口應位于待加工工件(9)的內壁內，激光導光裝置(3)由型的導光管(15)和兩個反射鏡(13，14)構成；第一反射鏡(14)位于導光管(15)的拐角處，第二反射鏡(13)位于導光管(15)出光端，反射鏡(13，14)的鏡面相互平行，并且與激光光軸的夾角均為45°。

9、根據權利要求8所述的裝置，其特征在于：在感應加熱線圈(8)上安裝有導磁體(16)。