[發明專利]一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的制造方法及裝置

在審

• 申請號: 202011199812.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112280970A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 胡耀武;胡曉鳳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;B22F3/18;B22F3/24;B33Y40/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

1.一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的制造方法，其特征在于：先采用連續激光或脈沖激光作為加熱激光將金屬材料表面層某一區域加熱至熔點以下，再通過脈沖激光作為強化激光對金屬材料的該區域位置進行強化并同時進行軋制。

2.如權利要求1所述的一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的制造方法，其特征在于：所述強化激光通過滾輪聚焦至滾輪與金屬材料的接觸處進行強化，并同時通過滾輪對金屬材料的該接觸處進行軋制。

3.如權利要求2所述的一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的制造方法，其特征在于：所述滾輪包括轉軸和透明的輪轂，所述轉軸和輪轂之間由內向外依次設置有錐筒形反射鏡和圓筒形凸透鏡；所述強化激光照射至滾輪內的錐筒形反射鏡，再由錐筒形反射鏡反射至圓筒形凸透鏡聚焦至滾輪與金屬材料表層的接觸處。

4.如權利要求1所述的一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的制造方法，其特征在于：所述加熱激光與強化激光的光斑的直徑均為2-5mm；兩束光斑中心的距離為1-5mm。

5.如權利要求1所述的一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的制造方法，其特征在于：所述金屬材料的移動速度為2-5mm/s。

6.如權利要求1所述的一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的制造方法，其特征在于：所述強化激光的脈沖寬度為1-2微秒，強化激光的脈沖頻率為1-5赫茲。

7.如權利要求1所述的一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的制造方法，其特征在于：強化過程中金屬材料被強化區域的溫度為150-550℃。

8.一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的裝置，其特征在于：用于權利要求1-7任一項所述的方法，包括滾輪系統、紅外測溫裝置、實時監測采集系統、激光器材及與它們分別電性連接的控制計算機；所述滾輪系統包括：用于承載金屬材料的平臺、驅動平臺移動的XY移動平臺、滾輪、驅動滾輪升降的升降平臺；所述滾輪內設置有光學件，工作時，所述滾輪與金屬材料表面接觸，激光器材發射的激光照射至滾輪內部的光學件，通過光學件將激光聚焦后作用在滾輪與金屬材料表面的接觸處；所述滾輪包括轉軸和透明的輪轂，所述轉軸和輪轂之間由內向外依次設置有錐筒形反射鏡和圓筒形凸透鏡。

9.如權利要求8所述的一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的裝置，其特征在于：所述激光裝置包括：輸出加熱激光及強化激光的雙激光系統和反射鏡調節系統；所述反射鏡調節系統包括將加熱激光反射至金屬材料表面的第一反射鏡和將強化激光反射至滾輪與金屬材料表面接觸處的第二反射鏡。

10.如權利要求8所述的一種激光沖擊復合輥軋增強金屬基增材的裝置，其特征在于：所述實時監測系統，包含照明光源、圖像采集器及濾鏡裝置。