[发明专利]磁导率局部可调的磁场发生装置

说明书

磁导率局部可调的磁场发生装置，包括磁场电源、励磁线圈、磁芯、工作磁极、工作台和固定件，磁芯呈封闭环状，磁芯上绕有励磁线圈，励磁线圈连接电磁场源，磁芯的相对侧各装有一个工作磁极，两个工作磁极的端部相对，两个工作磁极的间隙形成工作磁场；工件放置于工作台上的工作磁场，所述工作台上设有榫槽，固定件通过榫接固定于工作台上，磁芯与磁极与固定件连接，磁极位于工件上方并相互脱离；工作磁极内部嵌入有一对导电铜片，两个导电铜片分别连接磁极电源的正极和负极。本发明通过调节工作磁极的温度，调节工作磁极磁导率。

技术领域

本发明涉及一种用于激光熔覆加工的磁场发生装置。

背景技术

在激光加工过程中，通过耦合电磁场，控制洛伦兹力的大小和方向实现对熔池的控制，减少凝固组织内部出现气孔、裂纹等缺陷，细化组织晶粒，从而实现增材制造零部件的力学性能的提升。

东南大学孙桂芳等人申报的专利申请号为201610081496.9的中国专利公开了一种电磁场辅助激光增材制造的装置，该装置能有效减少制造过程中零件内部产生的气孔，微裂纹，同时能够细化晶粒，得到性能优异的零件。

浙江工业大学姚建华等人申报的专利申请号为201721646620.8的中国专利公开了一种激光熔覆用磁场同步耦合模块，该发明将磁场发生装置集成在激光头上，可确保电场与磁场的同步随动耦合，在激光加工区域形成稳定是电-磁复合场。

青岛理工大学陈龙等人申报的专利申请号为201721453799.5的中国专利公开了一种自由配置的通用电、磁复合场激光熔覆辅助装置，该装置能够产生不同类型的电磁场组合，能够有效地控制熔覆层中金属流体的对流情况，为在激光熔覆过程中制造优良的熔覆层提供了条件。

但上述专利所公开的磁场辅助激光制造装置均未考虑提高磁芯的聚磁能力。

发明内容

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供一种磁导率局部可调的磁场发生装置，提高激光加工过程中熔覆区域的磁场强度。

本发明通过下列技术方案实现：一种磁导率局部可调的磁场发生装置，磁场电源为缠绕在磁芯上的励磁线圈通电，励磁线圈通电后产生磁场，经磁芯的导磁作用后，在磁极空隙中产生一定的磁场强度。通过调整磁极内直流电源大小，通过电流的热效应提升磁极温度，使磁极磁导率可调。

本发明提供上述磁导率局部可调的磁场发生装置，包括磁场电源、励磁线圈、磁芯、工作磁极、工作台和固定件，磁芯呈封闭环状，磁芯上绕有励磁线圈，励磁线圈连接电磁场源，磁芯的相对侧各装有一个工作磁极，两个工作磁极的端部相对，两个工作磁极的间隙形成工作磁场；工件放置于工作台上的工作磁场，所述工作台上设有榫槽，所述固定件通过榫接固定于工作台上，磁芯与磁极与固定件连接，磁极位于工件上方并相互脱离。

其特征在于：工作磁极内部嵌入有一对导电铜片，两个导电铜片分别连接磁极电源的正极和负极。

导电铜片设有通孔，通过铜导线与磁极电源导通使工作磁极通电，由于电流的热效应工作磁极温度升高，当工作磁极温度低于居里温度(硅钢片为690-740℃，铁氧体为450℃左右)时，工作磁极磁导率随温度的升高而增加，提高工作磁极的聚磁能力，同时电导率降低，磁极涡流损耗减少。所述磁芯与工作磁极材料可为电阻率较大的硅钢片或铁氧体。

进一步，所述磁场电源是交流电源，所述磁场是交变磁场；或者，所述磁极电源为直流电源，所述磁场是稳态磁场。

进一步，所述励磁线圈是漆包线或铜管绕制的线圈，励磁线圈的每匝线圈之间电绝缘。

进一步，所述工作磁极的叠片材料为硅钢片、铁氧体、坡莫合金或合金带材。

进一步，所述磁芯及所述工作磁极的材料可采用导电率较高的铁氧体或硅钢片，所述磁芯及所述工作磁极可以是同种材料的一体化结构，或是不同材料的分离式结构。