[发明专利]一种变姿态激光熔覆加工方法及加工装置

说明书

本发明公开了一种变姿态激光熔覆加工方法及加工装置，通过电流产生装置产生电流、磁场产生装置产生磁场，使得磁场与电流共同作用而在激光熔覆加工的熔池中形成洛伦兹力，以平衡处于非水平的待加工面上形成的激光熔覆层的自身重力，避免激光熔覆层在重力的作用下向下流淌而造成激光熔覆层的变形，从而提高了变姿态激光熔覆再制造精度。

技术领域

本发明涉及激光熔覆加工领域，具体涉及一种变姿态激光熔覆加工方法及加工装置。

背景技术

激光熔覆再制造技术是基于激光熔覆技术对受损表面进行修复的一种表面处理技术，具有冷却速度快、涂层稀释率低、变形小、粉末材料几乎不受限制、熔覆层的厚度可控范围大和工艺过程易于实现自动化等优异特征，可显著改善基体受损表面耐磨、耐蚀、耐热及抗氧化等特性而得到广泛应用。

现有激光熔覆再制造技术中大多是基于水平基面加工的，即熔覆头/喷粉头始终保持垂直位置在水平基面上进行加工，而对于不便搬运及不便摆平的部件的表面（如大型火电站、核电站、轮船、石化和航空航天行业的装备、结构件、零部件的表面）很难进行熔覆和修复加工。为进一步拓宽激光熔覆再制造技术的应用，目前通常是通过机器人柔性变姿态实现在非水平基面上进行激光熔覆再制造。然而，在非水平面熔覆过程中，由于受重力的影响，造成激光熔覆层截面形貌下坠，表面质量难控制，严重影响了熔覆层的成形精度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种变姿态激光熔覆加工方法，以提高变姿态激光熔覆再制造精度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种变姿态激光熔覆加工方法，对激光熔覆的熔池增加磁场和电流，使得磁场与电流共同作用而在熔池中产生洛伦兹力，以平衡在待加工面上形成的激光熔覆层的重力，其中，所述磁场的磁场力方向与所述电流的电荷运动方向相互垂直。

优选地，加工过程中，用于产生磁场的磁场发生装置随激光熔覆头同步运动地设置，保持熔覆过程中熔池区域内磁场大小及方向始终不变。

优选地，产生的所述洛伦兹力至少具有沿竖直方向向上的竖直分力，激光熔覆加工时熔池所受准直气压力至少具有沿竖直方向向上的准直分力，所述竖直分力与所述准直分力之和与所述激光熔覆层的重力相互平衡。

优选地，所述电流的大小、所述磁场力的大小分别可调节地设置。

本发明的另一目的是提供一种变姿态激光熔覆加工装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种变姿态激光熔覆加工装置，待加工工件的待加工面与水平面之间呈夹角，所述加工装置包括激光熔覆头、电流产生装置、磁场产生装置，所述激光熔覆头与磁场产生装置设于所述待加工面的同一侧，且所述激光熔覆头的出光通道、送粉通道均垂直于所述待加工面，所述电流产生装置固定地设置在所述待加工工件上，所述磁场产生装置设置在所述激光熔覆头上，且所述磁场产生装置与所述激光熔覆头始终保持同步运动。

优选地，所述电流产生装置包括正电极、负电极及稳压电源，所述正电极与所述负电极设置在所述待加工工件上，激光熔覆形成的熔覆层位于所述正电极与所述负电极之间。

优选地，所述磁场产生装置包括永磁铁，所述永磁铁有多块，所述激光熔覆头包括设有所述送粉通道的送粉喷嘴，所述送粉喷嘴的延伸方向垂直于所述待加工面，所有的所述永磁铁沿周向间隔地分布在所述送粉喷嘴的外侧。

进一步地，所述永磁铁与所述待加工面之间的距离能够调整地设置。

进一步地，所述永磁铁通过夹具装置固定地设置在所述激光熔覆头上，所述夹具装置包括可拆卸地安装在所述激光熔覆头上的夹具座，以及固设于所述夹具座上的多个安装杆，每个所述安装杆上均固定地设置有一个所述的永磁铁。

更进一步地，所述安装杆自所述夹具座朝向所述待加工面呈弧形向内弯曲地延伸，所述安装杆的一端部固定在所述夹具座上，所述安装杆的另一端部具有固定安装所述永磁铁的安装套筒。