The utility model discloses a device for ultrasonic vibration assisted laser cladding preparation without cracks of cladding layer, the utility model has the advantages of ultrasonic vibration aging introduced directly into the pool of micro area, cladding stress field uniformity with ultrasonic cavitation effect, promote the direct mechanical effect and heat effect, grain refinement. From the root of inhibiting crack; and can directly act on the molten pool, in promoting the uniform distribution of strong away from the weld pool of whole workpiece vibration effects on the temperature stress and, while the three effect of ultrasonic stirring is stronger than the electromagnetic stirring elimination method, which has the essential difference compared with the previous methods the new method, and has great advantage. After repeated experiments, the microstructure of grain can be refined and the coating with good surface morphology and no crack can be prepared.
【技术实现步骤摘要】
一种超声振动辅助激光熔覆制备无裂纹熔覆层的装置
本技术涉及一种超声振动辅助激光熔覆制备无裂纹熔覆层的装置。
技术介绍
激光熔覆技术是随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术,它是将合金粉末以不同的填料方式置于被熔覆基体表面,利用激光作为热源将合金粉末迅速熔化,在基体表面形成具有优良性能的涂层,从而达到对工件表面进行强化的目的。激光熔覆是一个复杂的物理、化学和冶金过程,是一种对裂纹很敏感的表面改性工艺,激光束的快速加热,使得熔覆层完全熔化,热量来不及传递开来,使得基材温度远低于熔覆层的温度,这就在熔覆层和基材材料间产生很大的温度梯度,在随后的快速凝固过程中,不可能有足够多的液体来补充,形成的温度梯度差以及熔覆材料与基体材料的热膨胀系数差异造成熔覆层与基材体积收缩不一致,而且一般而言,熔覆层的收缩率大于基材材料,熔覆层受到周围环境(冷态的基材)的约束,因此在熔覆层中形成残余拉应力,应力的大小与基体材料的硬度高低有关。另外,固态金属在冷却过程中还会由于相组织转变而引起组织应力。上述应力的叠加,当超过材料的强度极限时,就会在工件的气孔、夹渣等薄弱部位发生开裂。激光熔覆过程中产生的残余应力是熔覆层裂纹形成的根源,所以,减小或消除熔覆过程中的残余应力是抑制激光熔覆层裂纹的最主要方法。因此,如何从调控熔覆层应力场出发,开发激光熔池微区域内高效可靠的应力均匀化技术是解决激光熔覆裂纹问题的关键所在和有效途径。激光熔覆层开裂问题引起了国内外学者和工业界的广泛关注。该方面研究针对激光熔覆层开裂问题,开发了若干新工艺,主要包括基体预热法、机械振动消除法、超声振动消除法、 ...
【技术保护点】
一种超声振动辅助激光熔覆制备无裂纹熔覆层的装置,其特征是:包括激光设备和超声振动设备,其中,所述激光设备包括激光发生器、聚焦透镜和激光头,所述激光发生器发出的激光经过聚焦透镜到达激光头,所述超声振动设备包括依次连接的超声波发生器和超声波发射头,所述超声波发射头与激光头固定连接,保证熔覆过程的同步运动,将超声波直接作用于熔覆层,通过超声波的空化效应对熔池的组织形态进行调控;所述超声波发射头包括依次相连的换能器、变幅杆和振子,所述超声波发生器通过电缆与换能器连接,通过变幅杆来增大振幅,最后通过振子来发射超声波。
【技术特征摘要】
1.一种超声振动辅助激光熔覆制备无裂纹熔覆层的装置,其特征是:包括激光设备和超声振动设备,其中,所述激光设备包括激光发生器、聚焦透镜和激光头,所述激光发生器发出的激光经过聚焦透镜到达激光头,所述超声振动设备包括依次连接的超声波发生器和超声波发射头,所述超声波发射头与激光头固定连接,保证熔覆过程的同步运动,将超声波直接作用于熔覆层,通过超声波的空化效应对熔池的组织形态进行调控;所述超声波发射头包括依次相连的换能器、变幅杆和振子,所述超声波发生器通过电缆与换能器连接,通过变幅杆来增大振幅,最后通过振子来发射超声波。2.如权利要求1所述的一种超声振动辅助激光熔覆制备无裂纹...
【专利技术属性】
技术研发人员:张翔宇,王玉玲,杨勇,徐善瑞,
申请(专利权)人:青岛理工大学,
类型:新型
国别省市:山东,37
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