[發(fā)明專利]一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911200946.1
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN111041473B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯金忠;徐祥;羅開玉
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 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

1.一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，所述方法基于安裝在超高速激光熔覆裝備上的激磁線圈和電磁發(fā)生裝置兩個模塊實現(xiàn)包括以下步驟：

(1)將待熔覆的金屬工件打磨、拋光、酒精清洗、吹干備用；

(2)將熔覆的金屬粉末進(jìn)行篩粉、烘干處理后裝入送粉器；

(3)將金屬工件安裝在超高速激光熔覆的加工設(shè)備上面，利用卡盤和頂針夾緊；

(4)調(diào)節(jié)激光光斑和粉末聚焦斑點在同一直線上，采用同軸送粉，調(diào)節(jié)送粉噴嘴，使超高速激光熔覆的熔覆頭到工件表面的工作距離為10mm～15mm；

(5)打開電磁發(fā)生裝置電源，調(diào)節(jié)電流大小為100-500A，輸出頻率為30-100kHz，輸出磁場強度為10-100mT；

(6)打開激磁線圈的電源裝置，調(diào)節(jié)電流大小為10-30A，輸出頻率為1-10kHz，磁場強度為10-40mT；

(6)開啟超高速激光熔覆加工系統(tǒng)，通過機床控制金屬工件的移動完成熔覆加工過程，其中加工過程中采用送氣噴嘴輸送氬氣對熔池保護(hù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，激磁線圈安裝在超高速激光熔覆頭的正下方5-8mm處，線圈中心位于激光光束中心線上面，產(chǎn)生磁致熱作用于基體表面和熔池中；電磁發(fā)生裝置位于安裝在超高速激光熔覆裝備上的工件正下方，機床底座上面，產(chǎn)生磁致攪拌作用于熔池中。

3.如權(quán)利要求1所述的一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，所述金屬工件特指以軸類零件為主的回轉(zhuǎn)體零件。

4.如權(quán)利要求1所述的一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，所述金屬粉末為鐵基粉末、鎳基粉末和鈷基粉末中的一種，粉末的粒度范圍為20～50μm，球形度≥90％。

5.如權(quán)利要求1所述的一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，所述同軸送粉器的送粉速度為30～150g/min，輸送距離1.5～6m。

6.如權(quán)利要求1所述的一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，所述超高速激光熔覆的加工設(shè)備為四軸聯(lián)動的數(shù)控機床，X軸最大工作行程為2000mm，移動速度0-10000mm/min，重復(fù)定位精度為0.025mm；C軸的主軸伺服轉(zhuǎn)速0-300r/min，卡盤為手動三爪卡盤，卡盤直徑為Ф630mm。

7.如權(quán)利要求1所述的一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，所述電磁發(fā)生裝置使基體預(yù)熱層深度可根據(jù)可控，其中S為預(yù)熱深度，T為預(yù)熱溫度，f為磁場頻率；在后續(xù)加工過程中此高頻磁場同時能對熔池提供額外熱源使熔池凝固速率降低，促進(jìn)電磁攪拌能夠充分進(jìn)行。

8.如權(quán)利要求1所述的一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，所述激磁線圈施加的中頻磁場在超高速激光熔覆熔池中的集膚深度L根據(jù)公式確定，其中L為集膚深度，α為基體表面熔池的電導(dǎo)率，μ為熔體的磁導(dǎo)率，f為磁場頻率；在高頻磁場的協(xié)同作用下對熔池施加熱力復(fù)合作用。

9.如權(quán)利要求1所述的一種磁致預(yù)熱和攪拌輔助制備超高速激光熔覆層的方法，其特征在于，所述超高速激光熔覆的工藝參數(shù)為：激光光斑直徑為0.5～2mm，激光功率為1500～5000W，掃描速度為10～200m/min，搭接率為60～80％，氬氣保護(hù)氣流為10～15L/min。