[发明专利]一种用于激光制造的电磁场调控装置

说明书

一种用于激光制造的电磁场调控装置，包括用于熔覆工件的激光熔覆部、用于固定工件且可调节工件位置的支架部、用于给工件提供磁场的磁场部、用于给工件提供电场的电场部以及工控机，且所述激光部、支架部、磁场部和电场部均与工控机相连。本发明适用于激光制造的电磁场调控环节，能够测量并控制磁场的强度分布，实现激光制造过程中离焦量的实时控制，达到激光增材制造过程中电磁场的精确调控的目的，进而实现对熔覆层熔池行为的控制，可有效改善增材制造零部件力学性能。

技术领域

本发明涉及一种用于激光制造的电磁场调控装置。

背景技术

在激光制造过程中，加入电磁复合场的调控手段，能通过控制洛伦兹力的大小、方向和频率，有效改善传统调控工艺的调控效果，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，从而实现增材制造零部件的力学性能的提升。

申请号为201310755461.5中国专利公开了一种静态磁场—激光同轴复合熔覆方法及装置，通过一种可随着激光束同轴同步移动的磁场发生装置，从而抑制熔池流动、飞溅现象，并调控熔覆层凝固组织。

申请号为201410250675.1中国专利公开了一种旋转电磁场辅助激光打孔的装置，通过调节合适的励磁电流、电板间电压和电流—电压变化频率，使旋转电磁场生成装置产生一定强度和频率的电磁场，从而调控凝固层组织和性能的趋向性。

申请号为201610081496.9中国专利申请公开了一种电磁场辅助激光增材制造的装置，通过高频磁场细晶强化、通过静电场加速粉末沉积速度。

但是，以上专利所公开的单一磁场或者电磁场辅助的激光制造装置，都无法测得工件所处磁场的强度分布，以获得强度、方向可控的磁场。此外，激光制造逐层堆积时，单壁墙高度的提升会导致离焦量的偏移，所以需要实时自动对焦。

发明内容

为克服背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于激光制造的电磁场调控装置，可实现激光调焦和电磁复合场调控功能，进而实现对熔池行为的控制，以改善增材制造工件力学性能。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种用于激光制造的电磁场调控装置，包括用于熔覆工件的激光熔覆部、用于固定工件且可调节工件位置的支架部、用于给工件提供磁场的磁场部、用于给工件提供电场的电场部以及工控机，且所述激光部、支架部、磁场部和电场部均与工控机相连；

所述激光熔覆部包括激光器和送粉器，激光器连接有垂直向下的激光头，送粉器连接有垂直向下的送粉头，且送粉头设置在激光头上；激光头位于工件的正上方，且激光头上设有用于探测激光头与工件沿z轴方向的距离的位置传感器，且所述位置传感器与工控机相连；

所述支架部设置在激光熔覆部的下方，所述支架部包括两个分别从两端夹持住工件且可驱动工件沿y轴方向移动、沿z轴方向移动或转动的工作台，且两个工作台沿着y轴方向相对设置；

所述工作台包括用于夹持工件的夹具，所述夹具设有用于容纳工件的端头的通槽，且所述通槽沿着y轴方向延伸；通槽的槽壁设有用于将工件抵紧在通槽内的夹紧螺栓，所述夹紧螺栓的内端贯穿通槽的槽壁并沿着x轴方向延伸至通槽内，夹紧螺栓外端的头部外露于所述夹具，以便于手动调节；

所述夹具可转动且可定位地设置在固定座上，固定座上设有沿 y轴方向延伸的转轴，夹具沿x轴方向的外侧可转动地设置在所述转轴上，且夹具沿x轴方向的内侧上设有若干个第一卡位孔，所述固定座上设有用于与第一卡位孔对准并贯通的第二卡位孔，所述第二卡位孔位于第一卡位孔的运动轨迹上；还包括用于插入相贯通的第一卡位孔和第二卡位孔内以将夹具固定在固定座上的插销；