[發明專利]一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置

在審

• 申請號: 201310415092.5
• 申請日: 2013-09-07
• 公開（公告）號: CN104419925A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 李美艷;韓彬;王勇;郭蘭陽;于夢飛
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，屬于材料表面處理過程中的輔助設備。本裝置特別適用于激光表面加工處理領域。

背景技術

激光熔覆技術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領域的一種新興技術，因其具有界面為冶金結合、組織極細、熔覆層稀釋率地，厚度可控、熱畸變小等諸多獨特的優點，已成為比較活躍的研究領域。但由于激光熔覆是一個復雜的物理、化學及冶金過程，在激光快速加熱和冷卻以及熔化凝固過程中極易產生拉應力，使裂紋敏感性大大提高。

傳統的消除裂紋的方法：預熱、緩冷、后熱、加入稀土或合金元素、使用專用的抗裂粉末。然而使用預熱爐或回火爐對熔覆試樣進行預熱和緩冷來減小裂紋開裂傾向，只能消除還未達到材料屈服強度的應力，而不能對大量已導致裂紋開裂的內應力產生影響，預熱溫度太高時，會使晶粒粗大，影響熔覆層組織性能。通過調整合金元素比例，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。

專利（201010294577.X）內容涉及軸類零件表面制備低裂紋率涂層的激光熔覆—旋壓法，具體是將激光熔覆設備與旋壓設備近鄰放置，使激光光斑始終照射在旋壓設備的旋論即將旋壓到的軸類零件表面。本發明方法適用于軸類零件的表面熔覆，熔敷層在旋輪的旋轉壓力下發生塑性變形，內部殘余應力得以消除，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；設備過于龐大，調節校準困難；只能適用于軸類及旋轉零件，使用受到限制。

專利（200310108499.X）內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，從而防止裂紋產生。但制備納米微粒，會大大提高熔覆成本，不利于工業化生產。

專利（201010616580.9）使用處理過的網絲緊敷于打磨后的待熔覆表面，通過細小的網格來限制裂紋的擴展。但是對網格的制造和處理過程繁瑣，并且要對試樣表面進行打磨處理，增加工作量，效率低。

本發明提出一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，在熔覆過程中引入超聲振動，可以改善液態金屬的流動性，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。設備簡單，利于校準安裝，耗能小，工作環境好，對大多數的粉末都能夠適用。

發明內容

本發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、環保且不影響激光加工的超聲輔助裝置。

本發明所述的超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，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、細化組織。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，其特征在于，所述裝置由試塊[1]、變幅桿[2]、法蘭[3]、換能器[4]、散熱風扇[5]、立柱支架[6]、電纜線[7]和超聲波發生器[8]組成。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，其特征在于，所述的基體試塊為平板試塊。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，其特征在于，熔覆粉末種類不限制。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，其特征在于，所述的基體試塊不需要進行預熱和緩冷處理。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，其特征在于，試塊[1]與變幅桿[2]之間通過螺栓連接。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，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。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，其特征在于，通過底部散熱風扇[5]排出裝置工作過程中產生的熱量，保證裝置連續長時間工作。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，其特征在于，超聲波發生器[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]。

上述的一種超聲振動輔助激光熔覆復合處理裝置，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。