[發明專利]電磁攪拌裝置

無效

• 申請號: 201210473856.1
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102922149A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 楊光;齊鵬;王維;卞宏友;欽蘭云
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: B23K26/42
• 分類號: B23K26/42;B23K26/34;B01F13/08;F27D27/00
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

技術領域：本發明涉及一種金屬熔池的非接觸攪拌裝置，尤其是一種電磁攪拌裝置，屬于材料科學技術領域。

背景技術:鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于航空航天、武器、核能、化工、醫學等各個領域。鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質,而且抗磨性差，生產工藝復雜。

在鈦合金零件制造過程中，經常會出現大量的加工超差，或零件在服役和使用過程中出現裂紋、腐蝕、磨損等失效。鈦合金重要零部件價值少則數萬元，多則數十萬，甚至上百萬元。一旦報廢只能重新生產加工，對生產和科研進度會構成嚴重影響，造成巨額經濟損失。因此，鈦合金零部件高效、高性能的修復技術是亟待的關鍵問題。利用激光快速成形修復技術，針對鈦合金主承力結構件加工過程中的幾何缺陷，或在服役中出現的故障，按指定的強度、剛度、壽命或功能等修理設計原則，實現構件的快速修復。即可恢復價值昂貴的超差鈦合金制件，減少巨額經濟損失，同時可保證生產和研制周期，具有極大的應用價值，其經濟效益十分顯著。該技術的基本原理是：利用高能激光束在金屬表面輻照，同時向激光熔池送入金屬粉末，通過迅速熔化、擴展和迅速凝固，在基層表面形成與其為冶金結合的添料沉積層。上述過程按照設定的填充路徑在零件待修復部位上逐點填滿給定的二維形狀，重復這一過程逐層堆積完成零件修復。

在鈦合金激光沉積修復過程中，氣孔、裂紋，顯微組織分布不均勻，結晶不明顯，晶粒尺寸粗大是影響修復質量的重要原因，為了改善修復效果，提高修復質量，通常通過添加某些特殊合金元素或氧化物,或通過優化鈦合金激光沉積修復工藝等措施來抑制或改善以上缺陷,但以上措施對提高修復層質量沒有取得突破性進展。為了改善激光修復層內部質量,一個重要思路是設法使修復層內硬質相均勻分布，而電磁攪拌技術可以很好的實現這一思路。攪拌器產生的旋轉磁場作用于溶融的金屬熔液，在其中產生感應電流，該電流又與攪拌器產生的磁場相互作用進而產生電磁力，電磁力推動金屬熔液旋轉，可以促使金屬溶液中氣泡雜質的析出，減小金屬熔液的溫度梯度，使熔池內物質分布更均勻。由于激光沉積修復的熔池小，熔池熔融時間短，需要的電磁強度較強，普通的攪拌設備很難滿足要求，此外常見的交變電流式電磁攪拌器設備昂貴，結構復雜，占用空間較大，這都限制了交變電流式電磁攪拌器在試驗中的應用。

發明內容：針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種結構緊湊，成本低廉，性能穩定的永磁式電磁攪拌裝置。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：電磁攪拌裝置，包括步進電機，底板，第一同步帶輪，保護外殼，轉盤，磁鐵盒，工作臺，基板，激光送粉頭，支撐桿，傳動軸，防護罩，支架，支座，工作臺底盤，第二同步帶輪，同步帶和單軸控制器。傳動軸固定在工作臺底盤上。工作臺底盤處于底板內。支座固定在底板上。第二同步帶輪固定在傳動軸上，并通過同步帶與第一同步帶輪連接。第一同步帶輪固定在步進電機上。步進電機上連接單軸控制器。支架固定在底板的一側，并支撐著防護罩。防護罩罩在磁鐵盒的上端。磁鐵盒固定在轉盤上。轉盤固定在傳動軸上。保護外殼罩在第一同步帶輪上。支撐桿固定在傳動軸的中心。工作臺固定在支撐桿上。基板固定在工作臺上。激光送粉頭處于基板的正上方。

本發明結構緊湊，性能穩定，滿足試驗安裝的空間要求，并能在工作區域產生強度和速率均可調的近似均勻磁場，能很好的發揮攪拌效用，改善技術背景中提及的問題和缺陷；可以使熱影響區域更均勻，增大其作用范圍并向基板滲透；能顯著改善修復層顯微結構，使其分布更均勻，細化晶粒，并促使修復層由馬氏體α’逐漸分解轉變為次生α相；能很好的抑制鈦合金粉末激光修復層的氣孔并使其細微化；能在一定程度上提高修復層的顯微硬度。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的磁鐵分布圖。

圖3是轉盤的結構示意圖。

圖4是圖3的A-A剖視圖。

具體實施方式：