[发明专利]一种用于金属零件再制造的电磁辅助激光同步熔覆装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于金属零件再制造的电磁辅助激光同步熔覆装置及方法，包括六自由度执行机构、激光器、电磁感应加热器、喷粉器和工作台，所述工作台用于放置待加工的工件，所述喷粉器用于往待加工的工件表面喷洒金属粉末，所述激光器安装于六自由度执行机构的末端，所述激光器用于产生高能激光对置于工作台上的工件表面金属粉末进行熔覆，所述电磁感应加热器包括感应线圈和给感应线圈供电的感应电源，所述感应线圈采用空心金属管制成，空心金属管内通冷却水进行冷却，所述感应线圈安装于激光器下方，用于在工件表面金属粉末产生涡流电进行辅助熔覆。本发明结构简单，熔覆速率快，粉末利用率高，适用的熔覆材料范围广。

技术领域

本发明属于金属零件再造加工技术领域，涉及一种利用激光的零件再造修复装置，具体涉及一种用于金属零件再制造的电磁辅助激光同步熔覆装置及方法。

背景技术

金属零件再制造的方法主要有，电弧堆焊修复技术、热喷涂修复技术、电刷镀修复技术、激光熔覆修复技术等。采用电弧堆焊修复技术当两种金属熔点，导热系数差别较大时，焊接热影响区宽大，焊缝质量较差，产生较大的焊接应力与变形；采用热喷涂方法时涂层和基体难以形成冶金结合，使用过程易剥落。

激光熔覆技术是利用高能量密度的激光束将待加工件表面涂层熔化形成与基体具有冶金结合的熔覆层，以提高工件表面性能的工艺。激光熔覆技术具有熔覆层组织均匀细密，热影响区小，稀释率低，结合强度高，熔覆层成分多样等优点，在航空航天、汽车领域铁基金属零件再制造过程中有广阔的应用前景。

然而，激光熔覆技术也存在一些缺点，比如激光加工设备昂贵、熔覆层易产生裂纹等。增加感应加热熔覆技术对基材进行预热处理，降低熔覆层的冷却速度及与基材表面间的温度梯度，可以弥补单纯激光熔覆能量不足及热源分布不利的缺点，易于形成冶金结合，是消除裂纹简便有效的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于金属零件再制造的电磁辅助激光同步熔覆装置及金属零件再造方法，以解决大型复杂曲面零件的再制造技术问题，该方法的熔覆层产生气孔与裂纹的几率大幅降低，表面质量得到提高。本发明提供的实现装置通用性强，感应熔覆和激光熔覆同步进行，可实现点式连续移动。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于金属零件再制造的电磁辅助激光同步熔覆装置，包括六自由度执行机构、激光器、电磁感应加热器、喷粉器和工作台，其特征在于：所述工作台用于放置待加工的工件，所述喷粉器用于往待加工的工件表面喷洒金属粉末，所述激光器安装于六自由度执行机构的末端，所述激光器用于产生高能激光对置于工作台上工件表面金属粉末进行熔覆，所述电磁感应加热器包括感应线圈和给感应线圈供电的感应电源，所述感应线圈采用空心金属管制成，空心金属管内通冷却水进行冷却，所述感应线圈安装于激光器下方，用于在工件表面金属粉末产生涡流电进行辅助熔覆。

作为改进，所述感应线圈由方形铜管制成，方形铜管在底部绕成一匝形成感应线圈，方形铜管底部的一匝设有供激光通过的通道。

作为改进，所述方形铜管通过固定铜片固定安装在激光器底部，所述固定铜片上设有给激光器吹高压气体的保护气管，保护气管另一端接高压气源或者保护气泵。

作为改进，所述工作台为数控自动翻转台。

作为改进，所述感应线圈底部设有聚磁的U型铁芯，所述U型铁芯中部设有供激光通过的小孔。

作为改进，所述U型铁芯由锌锰合金材料制成。

一种利用上述电磁辅助激光同步熔覆装置进行金属零件再造的电磁辅助激光同步熔覆方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将待修复工件置于工作台；

步骤2、利用喷粉器在待修复工件表面喷洒修复用的金属粉末；