[实用新型]一种脉冲电流辅助激光熔覆、预热和热处理一体化装置

说明书

本实用新型涉及一种脉冲电流辅助激光熔覆、预热和热处理一体化装置，属于激光熔覆技术领域，包括激光发生器、载物台、接触式热电偶、红外测温仪和脉冲电流辅助装置。本实用新型，将脉冲电流沿激光扫描方向直接引入到熔覆区域，利用焦耳热在熔覆前对基体板材进行预热，依靠脉冲电流的磁致压缩效应、绕流效应及其细晶效果，在熔覆过程中挤压熔池，减少熔覆层气孔，细化熔覆层晶粒，抑制熔覆层中裂纹的产生和扩展，减少熔覆层裂纹，有效提高激光熔覆成形件质量；同时在激光熔覆结束后，利用低压大电流对熔覆成形件进行快速热处理，减小内部残余应力。结构合理而紧凑，加装方便且对激光熔覆设备无不良影响。

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆技术领域，特别是涉及一种脉冲电流辅助激光熔覆、预热和热处理一体化装置。

背景技术

激光熔覆是一种先进的表面改性技术。它利用高能量密度的激光传输使熔覆材料和基体金属表面薄层一起熔化。随后经快速冷却，在基体表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，完成基体的表面改性。相较于其他表面改性技术，激光熔覆技术因其制备的涂层具有热影响区小、与基体冶金结合强等特点而受到广泛关注。

尽管激光熔覆在航空航天、汽车船舶制造等工业领域得到了应用，但该技术仍处于发展阶段。由于快速熔凝，熔池液滴得不到补充，在熔覆层中常出现大量孔隙；同时，骤冷骤热使得涂层中产生极大热应力，而气孔以及未熔化的杂质颗粒处易于产生应力集中，从而造成开裂。气孔和裂纹严重影响了涂层的各项力学性能，降低激光熔覆成形件的寿命，制约其应用和发展，激光熔覆前的基材预热可以有效减少熔覆层中的裂纹，对熔覆成形件进行热处理也能有效降低残余应力，但耗能大且能量利用率低，预热工件转移中热量的散失以及长时间热处理工艺均增加了工艺成本。

实用新型内容

本实用新型提供了一种脉冲电流辅助激光熔覆、预热和热处理一体化装置，解决了现有激光熔覆装置在进行使用时易存在熔覆层气孔和裂纹问题。

本实用新型解决上述技术问题的方案如下：一种脉冲电流辅助激光熔覆、预热和热处理一体化装置，包括激光发生器、载物台、接触式热电偶、红外测温仪和脉冲电流辅助装置，所述激光发生器的右侧设置有激光传输管道，所述激光传输管道的底部固定连接有激光头，所述载物台的顶部铺设有绝缘层，所述绝缘层的顶部放置有待熔覆板材。

所述脉冲电流辅助装置包括紫铜电极、水冷电缆、绝缘管、水冷循环泵、脉冲大电流发生器，所述脉冲大电流发生器的正负极均电性连接有水冷电缆，两侧所述水冷电缆的顶部均电性连接有紫铜电极，所述水冷循环泵的两侧输出端均固定连通有绝缘管。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述待熔覆板材基体的两侧均通过紫铜电极夹持固定。

进一步，所述脉冲大电流发生器的正负极通过两侧水冷电缆分别与两个紫铜电极电性连接。

进一步，两侧所述水冷电缆的内壁均设置有水冷通道，两侧所述水冷电缆的相背一侧靠近顶部边缘处分别与两组绝缘管固定连通。

进一步，两侧所述水冷电缆的底部均固定连通有连接管，且两侧连接管分别与水冷循环泵的两侧抽取端固定连通。

进一步，所述紫铜电极分为上下两个部分，且紫铜电极的左侧靠近两端边缘处均开设有为螺纹孔，且紫铜电极的底部中间位置设置有螺纹筒，所述水冷电缆的外壁设置有与螺纹筒相适配的连接螺纹。

进一步，两侧所述水冷电缆的底部一端为扁平密闭结构，且通过螺栓与所述脉冲大电流发生器输出端连接。

进一步，所述红外测温仪的照射角度对应设置在待熔覆板材的顶部，所述接触式热电偶的顶部电性连接有温度测量仪。

本实用新型提供了一种脉冲电流辅助激光熔覆、预热和热处理一体化装置，具有以下优点：