[發明專利]一種適用于雙面鐵基非晶復合涂層板制備的裝置及其方法

有效

• 申請號: 202011144405.4
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112267112B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 趙偉;張晨;孔凡新;查光成;熊桑;張振;曾炳;丁宇辰
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C23C4/134;C23C4/18
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 蔣廈

本發明公開了一種適用于雙面鐵基非晶復合涂層板制備的裝置及其方法，包括氣缸、激光頭支撐體、螺母、支架、冷卻板、伺服電機、絲杠、基板和夾塊,其中，所述的支架在旋轉軸的作用下，使激光束在基板上加工過一道后，旋轉180°后加工另一面的基板的一道，通過旋轉一次加工一道雙面非晶復合涂層，通過伺服電機和氣缸的配合，實現基板的雙面復合涂層制備。本發明所述的一種適用于雙面鐵基非晶復合涂層板制備的裝置，使得工件加工過程中變形小，淬硬層均勻，應力分布均勻，一次裝夾即可實現雙面涂層的制備，易于實現自動化；同時，加工過程不受零件尺寸限制，在縮短生產周期、減少生產成本的同時降低對環境的污染及對員工健康的危害。

技術領域

本發明涉及激光熔覆再制造領域，具體涉及一種適用于雙面鐵基非晶復合涂層板制備的裝置及其方法。

背景技術

非晶復合涂層具有高屈服強度、大彈性應變極限、無加工硬化現象、高耐磨性、優良的耐腐蝕性等特點。與相同成分的晶態合金、不銹鋼相比，非晶復合涂層抗腐蝕性能極高，這些特有的性能都是其它晶體材料所無法比擬的。非晶復合涂層，不僅可以起到防護作用并修復使用失效的零件，而且可以提高材料的使用壽命。在制備非晶復合涂層中，需要經歷激光熔覆和激光重熔兩個步驟。激光熔覆需要高的功率密度和冷卻速度，可以使覆層材料完全熔化，同時基材熔化層非常薄，這就避免了基體對熔覆層合金的稀釋，可以獲得高純度的熔覆涂層。在激光熔覆的基礎上，再利用大功率、超高速激光重熔產生的更大溫度梯度，可以在熔覆層中形成非晶相。好的非晶涂層需要高的冷卻速率，但在傳統的雙面鐵基非晶復合涂層板的制備中，是先重熔一個面，然后再另重熔一個面，在一道道重熔的過程中，后面重熔的涂層會受到前面加工過程中殘余熱的影響，越往后加工，涂層的冷卻速率越低，影響非晶相的形成，同時會留下殘余應力，降低非晶復合涂層的質量。這便說明非晶復合涂層的成形質量很難得到準確控制，提高非晶復合涂層的成形質量一直是國內外關注的熱點和追求的直接目標。

發明內容

為克服上述現有技術存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種適用于雙面鐵基非晶復合涂層板制備的裝置及其方法，以使制備的激光熔覆層，變形小，應力分布更為均勻，成型質量高，因而具備更為優異的力學性能。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種適用于雙面鐵基非晶復合涂層板制備的裝置，包括氣缸、激光頭、螺母、支架、冷卻板、伺服電機、絲杠、基板和夾塊；

所述的支架為由左支架和右支架相連組成的框架結構，在左支架和右支架的分別一端各設有伺服電機，所述的伺服電機通過電機固定件與支架的側壁固定連接；在支架的框架結構間設有由上側冷卻板、下側冷卻板組成的一組冷卻板系統，所述冷卻板內嵌有冷卻水管，所述的冷卻水管與外接冷水源形成冷卻水回路，所述上側冷卻板、下側冷卻板之間設有基板；

所述上側冷卻板的上部、下側冷卻板支架的下部分別與氣缸相連；所述氣缸的外側端通過連接塊與安裝在支架上的滑板相連，用于放松、夾緊上側冷卻板、下側冷卻板之間的基板；在冷卻板的中部設有開縫，在開縫處設有激光發射器，所述的激光發射器包括激光頭，所述激光頭射出激光束并照射基板的指定位置；

所述的支架中，左支架和右支架的上、下兩側端分別開設有支架槽，在支架槽內設有用于裝夾定位基板的夾塊；所述支架中，左支架和右支架相連的框架中部設有旋轉軸，所述旋轉軸用于與外接機床的電機驅動軸相連并固定，以帶動支架及其中的冷卻板、基板、氣缸和滑板整體進行旋轉。

進一步的，所述的伺服電機與絲杠相連，所述的絲杠位于支架槽中，在支架槽中設有支承，所述的支承為絲杠撐；在絲杠上設有螺母，所述的螺母與所述的滑板相連，所述滑板的另一側位于支架的另一側支架槽中，所述伺服電機通過絲杠螺母帶動滑板上的氣缸進行橫向移動。

進一步的，所述的上側冷卻板、下側冷卻板分別從中縫處分為左右兩塊冷卻板，共四塊冷卻板，每個冷卻板連接獨立的氣缸和滑板，所述的滑板分別通過絲杠螺母由各自伺服電機驅動。