[发明专利]静态磁场‑激光同轴复合熔覆方法及装置

摘要

静态磁场‑激光同轴复合熔覆方法及装置，属于激光加工技术领域。本发明涉及的静态磁场由电磁铁提供，并设计了一种装置实现磁场和激光束的同轴复合。在进行磁场‑激光同轴复合熔覆时，磁场发生装置与激光束同轴同步移动，利用此装置可完成磁场和激光所致熔池流场的双场耦合，配合预置或同轴送粉方式完成激光熔覆过程，主要实现对激光所致熔池流动的平抑作用，从而达到调控凝固组织、改善熔覆层表面形貌、优化应力分布、减少熔覆过程中的飞溅现象等目的。本发明实现了磁场与激光的同轴同步运动，具有对熔覆层的调控能力好、适用面广、装置简单、便于推广等特点。

主权项

静态磁场‑激光同轴复合熔覆的方法的专用装置，静态磁场‑激光同轴复合熔覆的方法是：(1)将待熔覆基体表面进行打磨、清洗、干燥等预处理，然后将其通过夹具固定在工作台的合适位置；(2)在励磁线圈内通入1～5A直流电流，使励磁线圈内部的导磁铁芯上产生强度为0.2～1T的静态磁场；(3)将导磁铁芯的端面靠近基体表面，开启保护气、送粉器、激光器，执行熔覆程序，使熔覆区同时受到静态磁场的作用，磁场方向与基体表面垂直，并与激光束平行；由于高能激光束的作用，熔池内部发生强烈对流搅动，当导电流体的运动方向不与磁场方向平行时，即会产生与熔池对流方向相反的洛伦兹力，抑制熔池的流动；(4)所述激光熔覆的工艺为：光斑直径为4～6mm，送粉速度为0～20g/min，保护气体为氩气或氮气，气体流速为4～20L/h，激光功率为1～3kW，扫描速度为300～600mm/min；其特征在于：包括依次连接的激光发生器、激光传输通道、导磁铁芯、同轴送粉器，所述的导磁铁芯外设有励磁线圈，气体保护装置与激光传输通道相连，其中励磁线圈与导磁铁芯同轴组合，导磁铁芯与送粉器同轴组合，送粉器与激光传输通道同轴组合，激光发生器与激光传输通道可通过柔性光纤或飞行光路连接，熔覆基体置于工作台上，气体保护装置与激光传输通道相连。