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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201310415092.5 (22)申请日 2013.09.07 C23C 24/10(2006.01) (71)申请人 中国石油大学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市经济技术开发区 长江西路 66 号 (72)发明人 李美艳 韩彬 王勇 郭兰阳 于梦飞 (54) 发明名称 一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置 (57) 摘要 本发明涉及一种超声振动辅助激光熔覆复合 处理装置， 是对基体试样在激光熔覆过程中同步 施加超声振动， 降低激光熔覆层开裂敏感性、 细化 组织。其特征在于包括 ： 包括试块 1、 变幅杆 2、 法兰 3、。
2、 换能器 4、 散热风扇 5、 立柱支 架 6、 电缆线 7 和超声波发生器 8 ； 基体 为平板试块， 处理前无需进行预热， 处理后无需进 行缓冷 ； 熔覆粉末种类不受限制 ； 试块1与 变幅杆 2 之间通过螺栓连接 ； 散热风扇 5 用于排出装置工作时产生的热量 ； 超声波发生 器8通过电缆线7与换能器4连接， 再通过 变幅杆 2 将超声振动传递到试块 1。本发明 加工效率高， 操作简便， 对环境无污染， 获得表面 无裂纹、 内部组织细小的熔覆层。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 。
3、CN 104419925 A (43)申请公布日 2015.03.18 CN 104419925 A 1/1 页 2 1. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 所述装置由试块 1、 变幅杆2、 法兰3、 换能器4、 散热风扇5、 立柱支架6、 电缆线7和超声波发 生器 8 组成。 2. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 所述的基体试块为 平板试块。 3. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 熔覆粉末种类不限 制。 4. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 所述的基体试块不 需要进行预热和缓冷处理。。
4、 5. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 试块 1 与变幅杆 2 之间通过螺栓连接。 6. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 立柱支架用来支撑 整个装置保证整个工作面的平整度。 7. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 通过底部散热风扇 5 排出装置工作过程中产生的热量， 保证装置连续长时间工作。 8. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 超声波发生器 8 通过电缆线 7 与换能器 4 连接， 再通过变幅杆 2 将超声振动传递到试块 1。 9. 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特。
5、征在于， 激光熔覆过程中对 基体试块同步施加超声振动。 权 利 要 求 书 CN 104419925 A 2 1/3 页 3 一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置 技术领域 0001 本发明涉及一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 属于材料表面处理过程中 的辅助设备。本装置特别适用于激光表面加工处理领域。 背景技术 0002 激光熔覆技术是指以不同的添料方式在被涂敷基体表面上放置选择的涂层材料， 经高能激光束使之和基体表面一薄层同时熔化， 并快速凝固后形成稀释度极低， 与基体材 料成冶金结合的表面涂层， 从而显著改善基体材料表面的耐磨、 耐蚀、 耐热、 抗氧化性等的 工艺。 激光熔覆作为表面。
6、工程技术领域的一种新兴技术， 因其具有界面为冶金结合、 组织极 细、 熔覆层稀释率地， 厚度可控、 热畸变小等诸多独特的优点， 已成为比较活跃的研究领域。 但由于激光熔覆是一个复杂的物理、 化学及冶金过程， 在激光快速加热和冷却以及熔化凝 固过程中极易产生拉应力， 使裂纹敏感性大大提高。 0003 传统的消除裂纹的方法 ： 预热、 缓冷、 后热、 加入稀土或合金元素、 使用专用的抗裂 粉末。然而使用预热炉或回火炉对熔覆试样进行预热和缓冷来减小裂纹开裂倾向， 只能消 除还未达到材料屈服强度的应力， 而不能对大量已导致裂纹开裂的内应力产生影响， 预热 温度太高时， 会使晶粒粗大， 影响熔覆层组织性。
7、能。通过调整合金元素比例， 增加熔敷层的 韧性， 可以降低裂纹敏感性， 但同时降低熔敷层的硬度和耐磨性。 0004 专利 （201010294577.X） 内容涉及轴类零件表面制备低裂纹率涂层的激光熔覆 旋压法， 具体是将激光熔覆设备与旋压设备近邻放置， 使激光光斑始终照射在旋压设备的 旋论即将旋压到的轴类零件表面。本发明方法适用于轴类零件的表面熔覆， 熔敷层在旋轮 的旋转压力下发生塑性变形， 内部残余应力得以消除， 降低了裂纹敏感性。 但是其对于熔敷 层材料和过渡层材料的塑形有较高的要求， 选材范围窄 ； 设备过于庞大， 调节校准困难 ； 只 能适用于轴类及旋转零件， 使用受到限制。 000。
8、5 专利 （200310108499.X） 内容涉及激光熔覆纳米陶瓷涂层抗裂的处理方法， 使用过 渡层来增强熔敷层与基体的结合强度， 利用纳米微粒熔点低、 易扩散的特点来提高熔敷层 的致密度， 从而防止裂纹产生。 但制备纳米微粒， 会大大提高熔覆成本， 不利于工业化生产。 0006 专利 （201010616580.9） 使用处理过的网丝紧敷于打磨后的待熔覆表面， 通过细小 的网格来限制裂纹的扩展。但是对网格的制造和处理过程繁琐， 并且要对试样表面进行打 磨处理， 增加工作量， 效率低。 0007 本发明提出一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 在熔覆过程中引入超声振 动， 可以改善液态金属。
9、的流动性， 组织分布更加均匀， 在凝固过程中， 可以将正在长大的枝 晶网打碎， 并使其分散到熔体的各个部位形成均匀分布的小晶核。设备简单， 利于校准安 装， 耗能小， 工作环境好， 对大多数的粉末都能够适用。 发明内容 0008 本发明的目的是克服激光快速加热、 冷却过程中裂纹敏感性大的缺点， 提供一种 说 明 书 CN 104419925 A 3 2/3 页 4 高效、 操作简便、 环保且不影响激光加工的超声辅助装置。 0009 本发明所述的超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 是对基体试样在激光熔覆过 程中同步施加超声振动， 降低激光熔覆层开裂敏感性、 细化组织。 0010 上述的一种超声振。
10、动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 所述装置由试块 1、 变幅杆2、 法兰3、 换能器4、 散热风扇5、 立柱支架6、 电缆线7和超声波发 生器 8 组成。 0011 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 所述的基体试块 为平板试块。 0012 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 熔覆粉末种类不 限制。 0013 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 所述的基体试块 不需要进行预热和缓冷处理。 0014 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 试块 1 与变幅 杆 2 之间通过螺栓连接。 0015 。
11、上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 立柱支架用来支 撑整个装置保证整个工作面的平整度。 0016 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 通过底部散热风 扇 5 排出装置工作过程中产生的热量， 保证装置连续长时间工作。 0017 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 超声波发生器 8 通过电缆线 7 与换能器 4 连接， 再通过变幅杆 2 将超声振动传递到试块 1。 0018 上述的一种超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特征在于， 激光熔覆过程中 对基体试块同步施加超声振动。 0019 本发明所述的超声振动辅助激光熔覆复合处。
12、理装置， 其技术关键是将超声振动与 激光熔覆相结合， 在实现激光快速熔覆的同时， 引入超声振动改善熔覆层成型及组织特征， 获得表面无裂纹、 内部组织细小的熔覆层。本发明避免了激光熔覆处理前试块的预热处理 以及处理后的缓冷处理， 加工效率高、 对环境友好， 操作简单。 0020 本发明的优点及有益效果 0021 本发明所述的超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 其特点如下 ： 0022 采用超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 可以使所用的粉末种类不受限制。 0023 采用超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 可避免基体试块激光熔覆处理前的 预热处理以及处理后的缓冷处理， 加工效率高， 操作简便， 对。
13、环境无污染， 显著降低了熔覆 层裂纹敏感性， 且熔覆层组织致密、 细小。 0024 说明书附图及附图的简要说明 0025 图 1 超声振动辅助激光熔覆复合处理示意图。 0026 符号说明 ： 0027 1. 激光发生器 ； 2. 导光系统 ； 3. 超声振动装置 ； 4. 超声波发生器。 0028 图 2 超声振动辅助激光熔覆复合处理装置的二维主视图。 0029 符号说明 ： 0030 1. 试块 ； 2. 变幅杆 ； 3. 法兰 ； 4. 换能器 ； 5. 散热风扇 ； 6. 立体支架 ； 7. 电缆线 ； 说 明 书 CN 104419925 A 4 3/3 页 5 8. 超声波发生器。 。
14、0031 图 3 超声振动辅助激光熔覆复合处理装置的二维俯视图。 0032 图 4 超声振动辅助激光熔覆复合处理装置的三维图。 具体实施方式 ： 0033 下面结合附图和实例对本发明作进一步说明 ： 0034 如图1和图2所示， 本发明所述的超声振动辅助激光熔覆复合处理装置， 包括试块 1、 变幅杆2、 法兰3、 换能器4、 散热风扇5、 立柱支架6、 电缆线7和超声波发 生器 8 组成。将待熔覆的基体试块 1 表面磨平， 再用丙酮擦拭表面去油污， 通过螺栓将 试块1与变幅杆2固定， 然后通过电缆线7将超声发生器8与换能器4连接。 待 熔覆粉末预置在试块表面， 将激光头移动至待熔覆位置， 同时。
15、开启超声波发生器和激光器。 熔覆结束后关闭超声波发生器， 以达细化组织、 提高熔覆层性能的目的。 0035 上面以举例方式对本发明进行了说明， 但本发明不限于上述具体实施例， 凡基于 本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。 0036 建议保护的内容 ： 0037 超声振动辅助激光熔覆复合处理装置。 说 明 书 CN 104419925 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104419925 A 6 2/3 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 104419925 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 104419925 A 8 。