[发明专利]一种激光修复用超声振动耦合装置

说明书

技术领域：本发明涉及一种耦合装置，特别是一种耦合装置,属于材料成形领域。

背景技术：二十世纪70年代诞生了激光修复工艺的核心技术——激光修复技术，80年代得到了迅猛发展。由于这种工艺具有操作简便，无污染以及能够缩短生产周期，材料利用率高，特别适合修复复杂结构的难加工金属零件等优点，因此广泛应用在基于钛合金等难加工材料的航空、航天、船舶等领域。在钛合金激光沉积修复过程中，气孔、裂纹，显微组织分布不均匀，结晶不明显，晶粒尺寸粗大是影响修复质量的重要原因，为了改善修复效果，提高修复质量，通常通过添加某些特殊合金元素或氧化物,或通过优化钛合金激光沉积修复工艺等措施来抑制或改善以上缺陷,但以上措施对提高修复层质量没有取得突破性进展。为了改善激光修复层内部质量,一个重要思路是设法使修复层内硬质相均匀分布，在激光修复中采用超声振动耦合装置可以很好的实现这一思路。超声波换能器产生的超声波作用于熔融的金属溶液，促进金属溶液运动，可以促使金属溶液中杂质气体的析出，减小金属溶液的温度梯度，使熔池分布更均匀。传统的超声振动耦合装置大多采用螺纹连接进行工件与变幅杆耦合，修复前工件需要机械加工处理，降低了激光修复效率。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种结构紧凑，成本低廉，性能稳定，操作方便的超声振动耦合装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光修复用超声振动耦合装置，包括橡胶，环形辅助支座，变幅杆，工作台，冷却装置和超声波换能器。超声波换能器固定在变幅杆的下端。超声波换能器的上端设有冷却装置。变幅杆穿过工作台并和环形辅助支座固定在工作台上。变幅杆处于环形辅助支座的中央。环形辅助支座的上端设有橡胶。环形辅助支座的一侧设有抽真空孔。

优选的，所述的变幅杆采用圆锥-圆柱复合型变幅杆。

优选的，所述的冷却装置为水冷方式。

优选的，所述的超声波换能器频率为17千赫-23千赫。

本发明采用真空负压结构来实现变幅杆和工件的快捷耦合，即在变幅杆上部采用真空吸盘结构，使涂耦合剂的变幅杆上部与工件紧密结合。通过计算吸盘结构尺寸和抽气压力P的大小可精确控制接合力。超声振动耦合装置的超声波振幅在一定范围可调，并能在中心区域产生近似均匀的超声波，将超声波引入到熔池内，同时通过改变作用于熔池内液态金属的振幅（功率），进而获得不同的激光修复效果。

本发明的有益效果：

一是可以很好改善激光修复的效果，提高修复质量，具体表现如下：

（1）该超声振动耦合装置可以使热影响区域更均匀，增大其作用范围并向熔池周围渗透。

（2）该超声振动耦合装置能显著改善修复层显微结构，使其分布更均匀，细化晶粒。

（3）该超声振动耦合装置能很好的抑制钛合金粉末激光修复层的气孔并使其细微化。

（4）该超声振动耦合装置能在一定程度上提高修复层的显微硬度。

二是本发明结构紧凑，性能稳定，满足试验安装的空间要求，并能在工作区域产生振幅（功率）可调的超声波，能很好的发挥振动效果，改善技术背景中提及的问题和缺陷。

附图说明：

图1是本发明结构示意图。

图2用于平板类工件的变幅杆结构示意图。

图3用于圆柱类工件的变幅杆结构示意图。

图4用于曲面类工件的变幅杆结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示：一种激光修复用超声振动耦合装置，包括橡胶3，环形辅助支座4，变幅杆7，工作台8，冷却装置9和超声波换能器10。超声波换能器10固定在变幅杆7的下端。超声波换能器10的上端设有冷却装置9。变幅杆7穿过工作台8并和环形辅助支座4固定在工作台8上。变幅杆7处于环形辅助支座4的中央。环形辅助支座4的上端设有橡胶3。环形辅助支座4的一侧设有抽真空孔11。

工作原理：