[發(fā)明專利]一種激光熔覆用磁場同步耦合模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711245978.4
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107868957A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚建華;蔣可靜;王梁;李波;陳智君
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司33201
• 代理人: 王兵,吳紅斐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光熔覆用磁場同步耦合模塊。

背景技術(shù)

在激光加工過程中，加入電磁復(fù)合場的調(diào)控手段，能夠通過控制洛倫茲力的大小和方向，進(jìn)而有效改善傳統(tǒng)調(diào)控工藝的調(diào)控效果，實(shí)現(xiàn)性能的提升。特別是對于大型工業(yè)零部件，激光加工過程中難以實(shí)現(xiàn)電-磁復(fù)合場的同步耦合，限制了該技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

浙江工業(yè)大學(xué)姚建華等人申報(bào)的專利申請?zhí)枮?013052755461.5的中國專利公開了一種靜態(tài)磁場—激光同軸復(fù)合熔覆方法及裝置，該發(fā)明將磁場發(fā)生裝置集成在激光頭上，以實(shí)現(xiàn)磁場的同步移動，但其只實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)磁場的同步耦合，對熔池改善效果有限，且磁場強(qiáng)度有限，不能滿足實(shí)際加工需要。

浙江工業(yè)大學(xué)姚建華等人申報(bào)的專利申請?zhí)枮?01611014732.1的中國專利公開了一種永磁鐵供磁的電-磁復(fù)合場協(xié)同激光熔覆裝置，包括激光熔覆部、支架部、電場部和磁場部。磁場由永磁鐵供磁，試樣夾持在支架上，可調(diào)整角度和位置來匹配試樣角度，但其對試樣形貌有嚴(yán)格要求，且云母絕緣層會因高溫而失效，其磁場大小調(diào)節(jié)有限，使用條件局限。

發(fā)明內(nèi)容

為克服背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種激光熔覆用磁場同步耦合模塊。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：

一種激光熔覆用磁場同步耦合模塊，所述包括激光頭和磁場部；

所述激光頭的上方設(shè)有用于與激光器相連的輸入管，且所述輸入管豎直向上延伸，所述激光頭的下方設(shè)有豎直向下延伸的輸出管；

所述磁場部包括兩個(gè)沿輸出管的徑向分別設(shè)置在輸出管前后兩側(cè)的磁場發(fā)生模塊，所述磁場發(fā)生模塊包括開口向下的U形鐵芯，且U形鐵芯的兩端分別對應(yīng)貫穿一組線圈部；所述線圈部包括電磁線圈、由不導(dǎo)磁材料制作的線圈骨架和由不導(dǎo)磁材料制作的外殼，外殼設(shè)置在線圈骨架及電磁線圈外；線圈骨架包括中空的中心柱和套設(shè)在中心柱兩頭的擋板，電磁線圈纏繞在中心柱上并位于中心柱上的兩擋板之間；所述中心柱的兩頭貫通，且U形鐵芯的一端貫穿所述中心柱；

兩個(gè)U形鐵芯位于同一側(cè)的一端均與一個(gè)鐵芯頭相連，兩個(gè)U形鐵芯位于另一側(cè)的一端均與另一個(gè)鐵芯頭相連，且兩個(gè)鐵芯頭關(guān)于輸出管的軸向?qū)ΨQ；

所述鐵芯頭包括沿著輸出管的徑向延伸的鐵芯頭本體，所述鐵芯頭本體的中心軸線與輸出管的中心軸線相垂直；鐵芯頭本體的外端設(shè)有用于與兩U形鐵芯可拆卸連接的連接塊，鐵芯頭本體的內(nèi)端設(shè)有指向輸出管的中心軸線的延長線的尖頭部，且分別位于待加工零件的待加工區(qū)域兩側(cè)的鐵芯頭位于輸出管的下方；

定義以兩鐵芯頭中心軸線的連線與輸出管中心軸線的延長線的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以經(jīng)過所述坐標(biāo)原點(diǎn)且與輸出管的中心軸線相重合的直線為z軸，以兩鐵芯頭中心軸線的連線為x軸，以經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)且同時(shí)垂直于z軸和x軸的方向?yàn)閥軸；且定義沿x軸方向?yàn)榍昂蠓较颍貀軸方向?yàn)樽笥曳较颍貁軸方向?yàn)樯舷路较颍蛭挥谥虚g的輸出管靠攏的一端為內(nèi)端，遠(yuǎn)離輸出管的一端為外端，則：兩組磁場發(fā)生模塊關(guān)于x軸軸對稱，且兩個(gè)U形鐵芯之間的夾角為θ，且0＜θ＜180°；

各線圈部的電磁線圈的材質(zhì)和匝數(shù)均相同，各電磁線圈的兩端分別具有用于與磁場電源相連的連接端，電磁線圈的兩端分別與磁場電源相連，且各電磁線圈之間相互并聯(lián)；位于同一U形鐵芯上的兩個(gè)電磁線圈的磁場方向相反，且磁場強(qiáng)度相同；不同U形鐵芯上關(guān)于x軸對稱的兩個(gè)電磁線圈的磁場方向和磁場強(qiáng)度均相同；

所述外殼上設(shè)有用于冷卻電磁線圈的冷卻部；

所述磁場部通過支撐結(jié)構(gòu)固定架設(shè)在激光頭的四周；所述支撐結(jié)構(gòu)包括L形的總支撐架，所述總支撐架包括豎直板和水平板，豎直板的下端與水平板的內(nèi)端固定相連，豎直板的上端固定在下固定板的側(cè)面上；

所述支撐結(jié)構(gòu)還包括用于固定線圈部的線圈支撐架，線圈支撐架包括一一托起線圈部的4個(gè)托板，每個(gè)托板的中間均設(shè)有一個(gè)供U形鐵芯的一端貫穿的第一通孔，U形鐵芯的一端貫穿所述第一通孔并與鐵芯頭相連，且托板的內(nèi)側(cè)通過連接板固定在所述水平板上；且所述外殼與托板、連接板固定相連。

進(jìn)一步，所述外殼呈矩形框狀，所述矩形框的頂面和底面均設(shè)有供U形鐵芯的一端貫穿的第二通孔和第三通孔，所述冷卻部包括設(shè)置在所述矩形框側(cè)面上的內(nèi)氣流道，所述內(nèi)氣流道沿電磁線圈的中心軸方向自矩形框的頂面向底面延伸；內(nèi)氣流道的進(jìn)氣口設(shè)置在矩形框的頂面上，且所述進(jìn)氣口與高壓氣源相連通；內(nèi)氣流道上面向電磁線圈的一側(cè)間隔設(shè)有若干個(gè)排成一列的出氣口。