[发明专利]激光感应复合熔覆制备材料涂层的方法及装置

权利要求书

1、一种激光感应复合熔覆制备材料涂层的方法，其步骤包括：

①在已进行过喷砂处理的待加工工件表面喷涂一层厚度为0.1-3.0毫米的涂层，涂层材料为合金粉末，或者合金粉末与陶瓷相颗粒形成的金属陶瓷复合粉末，其中陶瓷相颗粒的质量百分含量小于等于70％；

②将待加工工件表面的涂层与感应加热线圈之间的距离控制在1-10毫米范围内，利用高频感应加热器往感应加热线圈内通入电流，使工件表面的温度为500-1200℃，并通入保护气体；

③将激光束聚焦之后辐照在感应加热区内，对涂层进行激光熔覆处理，激光功率为1-10KW，激光束的光斑直径为2-30毫米，激光熔覆线速度为0.5-10米/分钟，感应加热功率为10-300KW；

④在熔覆完一层合金涂层之后，检测熔覆层的厚度是否达到设定的厚度要求，如果没有，重复步骤①-③，直到熔覆层达到所需要的厚度，否则，工作结束。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当待加工工件为轴类零件，步骤③与步骤④之间，待加工工件每旋转一周，轴向移动待加工工件或数控机床，其移动距离为激光光斑直径的30％-70％，使激光束在待加工工件的表面呈螺旋线方式扫描。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在进行步骤③时，将聚焦后的激光束定位到感应加热线圈之间。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤③时，相对于待加工工件的轴向运动方向，聚焦后的激光束定位于整个感应加热线圈后面。

5、一种激光感应复合熔覆制备材料涂层的装置，包括激光器、激光导光装置、激光聚焦装置、数控机床与工件夹持装置，激光器、激光导光装置和激光聚焦装置位于同一光路上，激光器发射出来的激光束经激光导光装置传输到激光聚焦装置，经聚焦后照射至待加工工件表面的预置涂层，导气管的出气口位于激光聚焦装置的出光口处，工件夹持装置安装在数控机床上；其特征在于：

该装置还包括高频感应加热器(2)，感应加热线圈(8)与高频感应加热器(2)相连，工作时，感应加热线圈与待加工工件的涂层之间的距离为1-10毫米。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：工件夹持装置由旋转工作台(5)、三爪卡盘(7)和顶针(10)构成；旋转工作台(5)固定在数控机床(6)上，旋转工作台(5)上安装有三爪卡盘(7)；顶针(10)固定在数控机床(6)上，其位置与三爪卡盘(7)相对；三爪卡盘(7)和顶针(10)用于夹持待加工工件(9)。

7、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：工件夹持装置由一对旋转工作台(5，5’)和一对三爪卡盘(7，7’)构成；旋转工作台(5，5’)安装在数控机床(6)上，三爪卡盘(7，7’)分别安装在旋转工作台(5，5’)；二个三爪卡盘(7，7’)将待加工工件(9)的两端固定。

8、根据权利要求6所述的装置，其特征在于：感应加热线圈(8)和激光聚焦装置(3)的出光口应位于待加工工件(9)的内壁内，激光导光装置(3)由型的导光管(15)和两个反射镜(13，14)构成；第一反射镜(14)位于导光管(15)的拐角处，第二反射镜(13)位于导光管(15)出光端，反射镜(13，14)的镜面相互平行，并且与激光光轴的夹角均为45°。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于：在感应加热线圈(8)上安装有导磁体(16)。