[发明专利]一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法

权利要求书

1.一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，所述方法基于安装在超高速激光熔覆装备上的激磁线圈和电磁发生装置两个模块实现包括以下步骤：

(1)将待熔覆的金属工件打磨、抛光、酒精清洗、吹干备用；

(2)将熔覆的金属粉末进行筛粉、烘干处理后装入送粉器；

(3)将金属工件安装在超高速激光熔覆的加工设备上面，利用卡盘和顶针夹紧；

(4)调节激光光斑和粉末聚焦斑点在同一直线上，采用同轴送粉，调节送粉喷嘴，使超高速激光熔覆的熔覆头到工件表面的工作距离为10mm～15mm；

(5)打开电磁发生装置电源，调节电流大小为100-500A，输出频率为30-100kHz，输出磁场强度为10-100mT；

(6)打开激磁线圈的电源装置，调节电流大小为10-30A，输出频率为1-10kHz，磁场强度为10-40mT；

(6)开启超高速激光熔覆加工系统，通过机床控制金属工件的移动完成熔覆加工过程，其中加工过程中采用送气喷嘴输送氩气对熔池保护。

2.如权利要求1所述的一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，激磁线圈安装在超高速激光熔覆头的正下方5-8mm处，线圈中心位于激光光束中心线上面，产生磁致热作用于基体表面和熔池中；电磁发生装置位于安装在超高速激光熔覆装备上的工件正下方，机床底座上面，产生磁致搅拌作用于熔池中。

3.如权利要求1所述的一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，所述金属工件特指以轴类零件为主的回转体零件。

4.如权利要求1所述的一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，所述金属粉末为铁基粉末、镍基粉末和钴基粉末中的一种，粉末的粒度范围为20～50μm，球形度≥90％。

5.如权利要求1所述的一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，所述同轴送粉器的送粉速度为30～150g/min，输送距离1.5～6m。

6.如权利要求1所述的一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，所述超高速激光熔覆的加工设备为四轴联动的数控机床，X轴最大工作行程为2000mm，移动速度0-10000mm/min，重复定位精度为0.025mm；C轴的主轴伺服转速0-300r/min，卡盘为手动三爪卡盘，卡盘直径为Ф630mm。

7.如权利要求1所述的一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，所述电磁发生装置使基体预热层深度可根据可控，其中S为预热深度，T为预热温度，f为磁场频率；在后续加工过程中此高频磁场同时能对熔池提供额外热源使熔池凝固速率降低，促进电磁搅拌能够充分进行。

8.如权利要求1所述的一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，所述激磁线圈施加的中频磁场在超高速激光熔覆熔池中的集肤深度L根据公式确定，其中L为集肤深度，α为基体表面熔池的电导率，μ为熔体的磁导率，f为磁场频率；在高频磁场的协同作用下对熔池施加热力复合作用。

9.如权利要求1所述的一种磁致预热和搅拌辅助制备超高速激光熔覆层的方法，其特征在于，所述超高速激光熔覆的工艺参数为：激光光斑直径为0.5～2mm，激光功率为1500～5000W，扫描速度为10～200m/min，搭接率为60～80％，氩气保护气流为10～15L/min。