[发明专利]电磁搅拌装置

说明书

技术领域：本发明涉及一种金属熔池的非接触搅拌装置，尤其是一种电磁搅拌装置，属于材料科学技术领域。

背景技术:钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于航空航天、武器、核能、化工、医学等各个领域。钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质,而且抗磨性差，生产工艺复杂。

在钛合金零件制造过程中，经常会出现大量的加工超差，或零件在服役和使用过程中出现裂纹、腐蚀、磨损等失效。钛合金重要零部件价值少则数万元，多则数十万，甚至上百万元。一旦报废只能重新生产加工，对生产和科研进度会构成严重影响，造成巨额经济损失。因此，钛合金零部件高效、高性能的修复技术是亟待的关键问题。利用激光快速成形修复技术，针对钛合金主承力结构件加工过程中的几何缺陷，或在服役中出现的故障，按指定的强度、刚度、寿命或功能等修理设计原则，实现构件的快速修复。即可恢复价值昂贵的超差钛合金制件，减少巨额经济损失，同时可保证生产和研制周期，具有极大的应用价值，其经济效益十分显著。该技术的基本原理是：利用高能激光束在金属表面辐照，同时向激光熔池送入金属粉末，通过迅速熔化、扩展和迅速凝固，在基层表面形成与其为冶金结合的添料沉积层。上述过程按照设定的填充路径在零件待修复部位上逐点填满给定的二维形状，重复这一过程逐层堆积完成零件修复。

在钛合金激光沉积修复过程中，气孔、裂纹，显微组织分布不均匀，结晶不明显，晶粒尺寸粗大是影响修复质量的重要原因，为了改善修复效果，提高修复质量，通常通过添加某些特殊合金元素或氧化物,或通过优化钛合金激光沉积修复工艺等措施来抑制或改善以上缺陷,但以上措施对提高修复层质量没有取得突破性进展。为了改善激光修复层内部质量,一个重要思路是设法使修复层内硬质相均匀分布，而电磁搅拌技术可以很好的实现这一思路。搅拌器产生的旋转磁场作用于溶融的金属熔液，在其中产生感应电流，该电流又与搅拌器产生的磁场相互作用进而产生电磁力，电磁力推动金属熔液旋转，可以促使金属溶液中气泡杂质的析出，减小金属熔液的温度梯度，使熔池内物质分布更均匀。由于激光沉积修复的熔池小，熔池熔融时间短，需要的电磁强度较强，普通的搅拌设备很难满足要求，此外常见的交变电流式电磁搅拌器设备昂贵，结构复杂，占用空间较大，这都限制了交变电流式电磁搅拌器在试验中的应用。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种结构紧凑，成本低廉，性能稳定的永磁式电磁搅拌装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：电磁搅拌装置，包括步进电机，底板，第一同步带轮，保护外壳，转盘，磁铁盒，工作台，基板，激光送粉头，支撑杆，传动轴，防护罩，支架，支座，工作台底盘，第二同步带轮，同步带和单轴控制器。传动轴固定在工作台底盘上。工作台底盘处于底板内。支座固定在底板上。第二同步带轮固定在传动轴上，并通过同步带与第一同步带轮连接。第一同步带轮固定在步进电机上。步进电机上连接单轴控制器。支架固定在底板的一侧，并支撑着防护罩。防护罩罩在磁铁盒的上端。磁铁盒固定在转盘上。转盘固定在传动轴上。保护外壳罩在第一同步带轮上。支撑杆固定在传动轴的中心。工作台固定在支撑杆上。基板固定在工作台上。激光送粉头处于基板的正上方。

本发明结构紧凑，性能稳定，满足试验安装的空间要求，并能在工作区域产生强度和速率均可调的近似均匀磁场，能很好的发挥搅拌效用，改善技术背景中提及的问题和缺陷；可以使热影响区域更均匀，增大其作用范围并向基板渗透；能显著改善修复层显微结构，使其分布更均匀，细化晶粒，并促使修复层由马氏体α’逐渐分解转变为次生α相；能很好的抑制钛合金粉末激光修复层的气孔并使其细微化；能在一定程度上提高修复层的显微硬度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的磁铁分布图。

图3是转盘的结构示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

具体实施方式：