本技术属于激光定向能量沉积技术领域,提出了一种激光熔覆过程中原位施加磁场的装置和方法。该装置依据能场辅助激光熔覆工艺原理设计,旨在提升激光增材制造过程的效率和质量。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术,而不必然地构成现有技术。
激光定向能量沉积(Laser Di rected Energy Depos it i on)是一种先进的增材制造技术。激光定向能量沉积通过同步或预置粉末,利用激光高能束在预置位置熔化金属粉末材料,使金属粉末材料凝固成新的固体结构。激光定向能量沉积与传统的成形工艺相比具有加工周期短、设计灵活、成形件尺寸精度高、绿色环保等一系列特点,提供了更高的设计制造自由度和材料利用效率。激光定向能量沉积适用于高性能材料的沉积,如不锈钢、钛合金等,广泛应用于航空航天、汽车制造和能源行业等领域。
在工业应用中,发动机曲轴常因设计缺陷、材料缺陷、过度负载及润滑不良等原因造成表面磨损、擦伤及裂纹等损伤,近年来,激光熔覆技术已经广泛的应用于工业生产中,利用激光熔覆修复损伤的发动机曲轴已经取得显著的效果;在利用激光熔覆技术修复曲轴的过程中,熔池的快速凝固会导致凝固组织大小、形态的不均匀,使其呈现出各向异性,同时还会有气孔、裂纹等微观缺陷出现在用于修复的熔覆层中,严重影响了涂层的使用效果。
因此,我们在使用激光熔覆修复发动机曲轴的过程中施加磁场辅助再制造修复过程,利用磁场辅助可以控制熔体流动、增强熔池稳定、改善凝固条件以达到细化晶粒、提高涂层表面平整度、减少宏观微观缺陷、优化涂层结构、提高涂层机械性能的作用。但是,在施加磁场辅助激光熔覆时,磁场施加的大小、方向及方式等均会均会对最终熔覆涂层效果产生影响。
而现有激光熔覆辅助磁场施加可用工况单一,部分辅助磁场施加装置如专利申请号CN201710813192.1的专利公开的一种定向稳恒磁场施加装置,其装置仅可用于激光熔覆实验用标准样块,不能适用复杂工况且磁场施加方向单一,其实用性有待提升;
现有激光熔覆辅助磁场施加装置如专利申请号CN202211731265.所述的一种用于高速转轴表面的激光熔覆磁场辅助施加装置,其装置可以使高速转轴延轴向移动以达到使磁场可以施加到转轴表面每一处的目的,但其装置并非施加原位磁场辅助激光熔覆,因此,对于发动机曲轴等径向有高度变化的工件并不适用,且其仅能施加单方向磁场进行辅助成型,在装夹时也较为复杂,具有较大限制;
现有激光熔覆辅助磁场施加装置如专利申请号201310755461.所述的一种静态磁场-激光同轴复合熔覆方法及装置,其专利仅可施加与激光束同轴的辅助磁场,装置较为简易,可用工况较少,有待改进。
实现思路