[發明專利]一種超聲激光復合表面強化裝置

有效

• 申請號: 202011270644.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112430810B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 楊宇輝;魏昕;汪永超;董成祥
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C21D10/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明涉及超聲激光熔覆加工技術領域，具體涉及一種超聲激光復合表面強化裝置，包括激光同軸送粉熔覆頭、超聲振動模組、旋轉驅動模組、三軸運動模組以及基座；所述超聲振動模組以及所述旋轉驅動模組均固定設置在所述基座上，所述超聲振動模組與所述旋轉驅動模組在所述基座上呈相對設置，所述三軸運動模組設置在所述基座上且與其活動連接，所述激光同軸送粉熔覆頭設置在所述三軸運動模組上且位于所述超聲振動模組的上方。本發明的超聲激光復合表面強化裝置，結構簡單，操作方便，使用壽命長，能有效地改善齒輪齒面激光熔覆層的組織和性能，而且大大提高了超聲激光熔覆加工的生產效率。

技術領域

本發明涉及超聲激光熔覆加工技術領域，具體涉及一種超聲激光復合表面強化裝置。

背景技術

隨著應用環境的日益復雜，人們對齒輪表面的性能提出了更高要求，不僅要求其具有一定的硬度、耐磨性，還要求其具有理想的心部韌性以及抗腐蝕性等。傳統技術，如滲碳等，已難以滿足實際需要。激光熔覆技術具有輸入熱量可控、冷卻快及與基體形成冶金結合等特點，因而在航空航天、汽車、醫療和化工等齒輪應用行業具有重要的應用價值。但現有熔覆層處理技術還存在有不少的缺點，中國專利CN209923433U公開了一種超聲振動輔助激光熔覆制備無裂紋熔覆層裝置，雖然能在一定程度上解決曲面零件熔覆層裂紋多的問題，但是冷卻效果不佳，容易出現殘余拉應力；另一方面，由于熔池的高溫容易導致熔覆層晶粒粗大；此外，熔覆層還會出現氣孔和裂紋等缺陷。現有的設備的這些缺點限制了激光熔覆技術在齒輪行業的推廣和應用。

發明內容

為了克服現有技術所存在的缺陷，本發明提供了一種超聲激光復合表面強化裝置，結構簡單，操作方便，使用壽命長，能有效地改善齒輪齒面激光熔覆層的組織和性能，而且大大提高了超聲激光熔覆加工的生產效率。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

一種超聲激光復合表面強化裝置，包括激光同軸送粉熔覆頭、超聲振動模組、旋轉驅動模組、三軸運動模組以及基座；所述超聲振動模組以及所述旋轉驅動模組均固定設置在所述基座上，所述超聲振動模組與所述旋轉驅動模組在所述基座上呈相對設置，所述三軸運動模組設置在所述基座上且與其活動連接，所述激光同軸送粉熔覆頭設置在所述三軸運動模組上且位于所述超聲振動模組的上方。

在本發明的超聲激光復合表面強化裝置中，利用超聲振動這一外加的能場來改善齒輪齒面激光熔覆層的組織和性能，采用冷卻壓縮空氣來降低換能器產生的熱量，進而提高超聲激光熔覆加工的生產效率，具有結構簡單、操作方便以及使用壽命長等特點。

進一步的，所述超聲振動模組包括往復運動組件、導軌、滑塊以及超聲高頻振動發生組件；所述導軌固定設置在所述基座上，所述滑塊滑動連接在所述導軌上，所述超聲高頻振動發生組件設置在所述滑塊上，所述往復運動組件設置在所述基座上且與所述超聲高頻振動發生組件連接，利用了超聲振動這一外加的能場，有效地改善了齒輪齒面激光熔覆層的組織和性能。

進一步的，所述超聲高頻振動發生組件包括外殼、無線能量傳輸模塊、換能器以及工具頭；所述無線能量傳輸模塊設置在所述外殼的內部，所述工具頭設置在所述外殼的外部且位于所述外殼與所述旋轉驅動模組之間，所述無線能量傳輸模塊通過所述換能器與所述工具頭連接，有效地改善了齒輪齒面激光熔覆層的組織和性能。

進一步的，所述無線能量傳輸模塊包括原邊線圈、副邊線圈以及固定座；所述換能器包括預緊螺母、壓電陶瓷、變幅桿以及蓋板；所述固定座設置在所述外殼上且位于遠離所述旋轉驅動模組的一端，所述原邊線圈固定設置在所述固定座上，所述副邊線圈固定設置在所述變幅桿上；所述變幅桿穿過所述外殼且與其活動連接，所述變幅桿的一端與所述工具頭連接，所述變幅桿的另一端依次與所述壓電陶瓷、所述蓋板以及所述預緊螺母連接，所述變幅桿、所述壓電陶瓷以及所述蓋板的內部相連通且設置有與所述預緊螺母相匹配的預緊螺栓，傳動效果更好。