一种激光熔覆用磁场同步耦合模块制造技术

一种激光熔覆用磁场同步耦合模块，所述包括激光头和磁场部，所述磁场部包括两个沿输出管的径向分别设置在输出管前后两侧的磁场发生模块，所述磁场发生模块包括开口向下的U形铁芯，且U形铁芯的两端分别对应贯穿一组线圈部，两个U形铁芯位于同一侧的一端均与一个铁芯头相连，两个U形铁芯位于另一侧的一端均与另一个铁芯头相连，且两个铁芯头关于输出管的轴向对称。本实用新型专利技术采用环形周布的四组线圈部，配合外部磁场电源实现磁场大小的连续可调，且其大小满足使用要求；铁芯头的尖头部设计，使加工表面磁场强度和线性度得到提高。

A magnetic field synchronous coupling module for laser cladding

A magnetic field synchronous coupling module for laser cladding includes a laser head and a magnetic field part, which comprises two magnetic field generating modules arranged along the radial direction of the output tube on both sides of the output tube respectively. The magnetic field generating module comprises an open-down U-shaped core, and two ends of the U-shaped core correspondingly penetrate a group of lines. Two U-shaped cores are connected to one end of the same side of the coil. The two U-shaped cores are connected to the other end of the coil. The two U-shaped cores are axially symmetrical with respect to the output tube. The utility model adopts four groups of coil parts with ring-shaped periphery, cooperates with the external magnetic field power supply to realize the continuous adjustable magnetic field size, and the size meets the use requirements; the tip head of the iron core head is designed to improve the magnetic field intensity and linearity of the machined surface.

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆用磁场同步耦合模块
本技术涉及一种激光熔覆用磁场同步耦合模块。
技术介绍
在激光加工过程中，加入电磁复合场的调控手段，能够通过控制洛伦兹力的大小和方向，进而有效改善传统调控工艺的调控效果，实现性能的提升。特别是对于大型工业零部件，激光加工过程中难以实现电-磁复合场的同步耦合，限制了该技术在实际生产过程中的应用。浙江工业大学姚建华等人申报的专利申请号为2013052755461.5的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，该技术将磁场发生装置集成在激光头上，以实现磁场的同步移动，但其只实现了稳态磁场的同步耦合，对熔池改善效果有限，且磁场强度有限，不能满足实际加工需要。浙江工业大学姚建华等人申报的专利申请号为201611014732.1的中国专利公开了一种永磁铁供磁的电-磁复合场协同激光熔覆装置，包括激光熔覆部、支架部、电场部和磁场部。磁场由永磁铁供磁，试样夹持在支架上，可调整角度和位置来匹配试样角度，但其对试样形貌有严格要求，且云母绝缘层会因高温而失效，其磁场大小调节有限，使用条件局限。
技术实现思路
为克服
技术介绍
中存在的缺陷，本技术提供一种激光熔覆用磁场同步耦合模块。本技术解决上述问题的技术方案是：一种激光熔覆用磁场同步耦合模块，所述包括激光头和磁场部；所述激光头的上方设有用于与激光器相连的输入管，且所述输入管竖直向上延伸，所述激光头的下方设有竖直向下延伸的输出管；所述磁场部包括两个沿输出管的径向分别设置在输出管前后两侧的磁场发生模块，所述磁场发生模块包括开口向下的U形铁芯，且U形铁芯的两端分别对应贯穿一组线圈部；所述线圈部包括电磁线圈、由不导磁材料制作的线圈骨架和由不导磁材料制作的外壳，外壳设置在线圈骨架及电磁线圈外；线圈骨架包括中空的中心柱和套设在中心柱两头的挡板，电磁线圈缠绕在中心柱上并位于中心柱上的两挡板之间；所述中心柱的两头贯通，且U形铁芯的一端贯穿所述中心柱；两个U形铁芯位于同一侧的一端均与一个铁芯头相连，两个U形铁芯位于另一侧的一端均与另一个铁芯头相连，且两个铁芯头关于输出管的轴向对称；所述铁芯头包括沿着输出管的径向延伸的铁芯头本体，所述铁芯头本体的中心轴线与输出管的中心轴线相垂直；铁芯头本体的外端设有用于与两U形铁芯可拆卸连接的连接块，铁芯头本体的内端设有指向输出管的中心轴线的延长线的尖头部，且分别位于待加工零件的待加工区域两侧的铁芯头位于输出管的下方；定义以两铁芯头中心轴线的连线与输出管中心轴线的延长线的交点为坐标原点，以经过所述坐标原点且与输出管的中心轴线相重合的直线为z轴，以两铁芯头中心轴线的连线为x轴，以经过坐标原点且同时垂直于z轴和x轴的方向为y轴；且定义沿x轴方向为前后方向，沿y轴方向为左右方向，沿z轴方向为上下方向，向位于中间的输出管靠拢的一端为内端，远离输出管的一端为外端，则：两组磁场发生模块关于x轴轴对称，且两个U形铁芯之间的夹角为θ，且0＜θ＜180°；各线圈部的电磁线圈的材质和匝数均相同，各电磁线圈的两端分别具有用于与磁场电源相连的连接端，电磁线圈的两端分别与磁场电源相连，且各电磁线圈之间相互并联；位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈的磁场方向相反，且磁场强度相同；不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈的磁场方向和磁场强度均相同；所述外壳上设有用于冷却电磁线圈的冷却部；所述磁场部通过支撑结构固定架设在激光头的四周；所述支撑结构包括L形的总支撑架，所述总支撑架包括竖直板和水平板，竖直板的下端与水平板的内端固定相连，竖直板的上端固定在下固定板的侧面上；所述支撑结构还包括用于固定线圈部的线圈支撑架，线圈支撑架包括一一托起线圈部的4个托板，每个托板的中间均设有一个供U形铁芯的一端贯穿的第一通孔，U形铁芯的一端贯穿所述第一通孔并与铁芯头相连，且托板的内侧通过连接板固定在所述水平板上；且所述外壳与托板、连接板固定相连。进一步，所述外壳呈矩形框状，所述矩形框的顶面和底面均设有供U形铁芯的一端贯穿的第二通孔和第三通孔，所述冷却部包括设置在所述矩形框侧面上的内气流道，所述内气流道沿电磁线圈的中心轴方向自矩形框的顶面向底面延伸；内气流道的进气口设置在矩形框的顶面上，且所述进气口与高压气源相连通；内气流道上面向电磁线圈的一侧间隔设有若干个排成一列的出气口。进一步，位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈的磁场方向相反、磁场强度相同，不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈的磁场方向和磁场强度均相同的具体实现结构为：各电磁线圈分别具有位于上方的上接线端和位于下方的下接线端，各电磁线圈的上接线端均与磁场电源的正极相连，各电磁线圈的下接线端均与磁场电源的负极相连；且位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈在中心柱上的绕线方向相反，不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈在中心柱上的绕线方向相同。或者，位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈的磁场方向相反、磁场强度相同，不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈的磁场方向和磁场强度均相同的具体实现结构为：各电磁线圈分别具有位于上方的上接线端和位于下方的下接线端，位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈的上接线端分别与磁场电源的不同极相连，位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈的下接线端分别与磁场电源的不同极相连；不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈的上接线端分别与磁场电源的同一极相连，不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈的下接线端分别与磁场电源的同一极相连。进一步，还包括磁场接线盒，所述磁场接线盒固定在侧支撑架上，所述侧支撑架为梯形板，所述侧支撑架的左右两侧分别固定在两侧的连接板上，所述侧支撑架的内表面通过侧连接板固定在总支撑架的竖直板上；所述磁场接线盒上设有分别用于与磁场电源的两极相连的两个接线端口，所述电磁线圈分别通过所述接线端口与磁场电源的两极相连。进一步，所述U形铁芯与所述铁芯头榫卯连接，所述连接块上设有榫槽，所述U形铁芯的端头为与所述榫槽相配合的榫头。进一步，所述磁场电源为直流电源。进一步，所述尖头部呈四棱锥状，所述四棱锥的大头端与铁芯头本体相连，所述四棱锥的小头端指向输出管；且所述尖头部的下表面与铁芯头本体的下表面相平齐。本技术的有益效果主要表现在：1、本技术采用环形周布的四组线圈部，配合外部磁场电源实现磁场大小的连续可调，且其大小满足使用要求。2、在外壳上设置冷却部对电磁线圈进行冷却，内气流道内通入高压空气进行气冷，以降低电磁线圈的温升。3、铁芯头的尖头部的设计，改变了磁场分布，使得磁场强度沿z轴呈正态分布，相较于没有尖头设计的铁芯头产生的磁场(如附图11所示)，磁场会整体往z轴向下移动(如附图12所示)，使得加工表面磁场强度和线性度得到提高。4、磁场部通过支撑结构固定架设在激光头的四周，L形的线圈支撑架和倒V型的托板连接，使本技术在实际使用时，可确保电场和磁场的同步随动耦合，在加工区域形成稳定的电-磁复合场，以达到工作现场修复的要求。附图说明图1是电磁场同步耦合模块的等轴视图；图2是电磁场同步耦合模块的正视图；图3是利用本技术构建的激光熔覆装置的现场使用示意图；图4是磁场部结构示意图；图5是电场发生模块结构示意图；图6是支撑结构装配示意图图7是碳刷组与碳刷组夹具装配示意图；图8是铁芯头放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光熔覆用磁场同步耦合模块，其特征在于：包括激光头和磁场部；所述激光头的上方设有用于与激光器相连的输入管，且所述输入管竖直向上延伸，所述激光头的下方设有竖直向下延伸的输出管；所述磁场部包括两个沿输出管的径向分别设置在输出管前后两侧的磁场发生模块，所述磁场发生模块包括开口向下的U形铁芯，且U形铁芯的两端分别对应贯穿一组线圈部；所述线圈部包括电磁线圈、由不导磁材料制作的线圈骨架和由不导磁材料制作的外壳，外壳设置在线圈骨架及电磁线圈外；线圈骨架包括中空的中心柱和套设在中心柱两头的挡板，电磁线圈缠绕在中心柱上并位于中心柱上的两挡板之间；所述中心柱的两头贯通，且U形铁芯的一端贯穿所述中心柱；两个U形铁芯位于同一侧的一端均与一个铁芯头相连，两个U形铁芯位于另一侧的一端均与另一个铁芯头相连，且两个铁芯头关于输出管的轴向对称；所述铁芯头包括沿着输出管的径向延伸的铁芯头本体，所述铁芯头本体的中心轴线与输出管的中心轴线相垂直；铁芯头本体的外端设有用于与两U形铁芯可拆卸连接的连接块，铁芯头本体的内端设有指向输出管的中心轴线的延长线的尖头部，且分别位于待加工零件的待加工区域两侧的铁芯头位于输出管的下方；定义以两铁芯头中心轴线的连线与输出管中心轴线的延长线的交点为坐标原点，以经过所述坐标原点且与输出管的中心轴线相重合的直线为z轴，以两铁芯头中心轴线的连线为x轴，以经过坐标原点且同时垂直于z轴和x轴的方向为y轴；且定义沿x轴方向为前后方向，沿y轴方向为左右方向，沿z轴方向为上下方向，向位于中间的输出管靠拢的一端为内端，远离输出管的一端为外端，则：两组磁场发生模块关于x轴轴对称，且两个U形铁芯之间的夹角为θ，且0＜θ＜180°；各线圈部的电磁线圈的材质和匝数均相同，各电磁线圈的两端分别具有用于与磁场电源相连的连接端，电磁线圈的两端分别与磁场电源相连，且各电磁线圈之间相互并联；位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈的磁场方向相反，且磁场强度相同；不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈的磁场方向和磁场强度均相同；所述外壳上设有用于冷却电磁线圈的冷却部；所述磁场部通过支撑结构固定架设在激光头的四周；所述支撑结构包括L形的总支撑架，所述总支撑架包括竖直板和水平板，竖直板的下端与水平板的内端固定相连，竖直板的上端固定在下固定板的侧面上；所述支撑结构还包括用于固定线圈部的线圈支撑架，线圈支撑架包括一一托起线圈部的4个托板，每个托板的中间均设有一个供U形铁芯的一端贯穿的第一通孔，U形铁芯的一端贯穿所述第一通孔并与铁芯头相连，且托板的内侧通过连接板固定在所述水平板上；且所述外壳与托板、连接板固定相连。...

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆用磁场同步耦合模块，其特征在于：包括激光头和磁场部；所述激光头的上方设有用于与激光器相连的输入管，且所述输入管竖直向上延伸，所述激光头的下方设有竖直向下延伸的输出管；所述磁场部包括两个沿输出管的径向分别设置在输出管前后两侧的磁场发生模块，所述磁场发生模块包括开口向下的U形铁芯，且U形铁芯的两端分别对应贯穿一组线圈部；所述线圈部包括电磁线圈、由不导磁材料制作的线圈骨架和由不导磁材料制作的外壳，外壳设置在线圈骨架及电磁线圈外；线圈骨架包括中空的中心柱和套设在中心柱两头的挡板，电磁线圈缠绕在中心柱上并位于中心柱上的两挡板之间；所述中心柱的两头贯通，且U形铁芯的一端贯穿所述中心柱；两个U形铁芯位于同一侧的一端均与一个铁芯头相连，两个U形铁芯位于另一侧的一端均与另一个铁芯头相连，且两个铁芯头关于输出管的轴向对称；所述铁芯头包括沿着输出管的径向延伸的铁芯头本体，所述铁芯头本体的中心轴线与输出管的中心轴线相垂直；铁芯头本体的外端设有用于与两U形铁芯可拆卸连接的连接块，铁芯头本体的内端设有指向输出管的中心轴线的延长线的尖头部，且分别位于待加工零件的待加工区域两侧的铁芯头位于输出管的下方；定义以两铁芯头中心轴线的连线与输出管中心轴线的延长线的交点为坐标原点，以经过所述坐标原点且与输出管的中心轴线相重合的直线为z轴，以两铁芯头中心轴线的连线为x轴，以经过坐标原点且同时垂直于z轴和x轴的方向为y轴；且定义沿x轴方向为前后方向，沿y轴方向为左右方向，沿z轴方向为上下方向，向位于中间的输出管靠拢的一端为内端，远离输出管的一端为外端，则：两组磁场发生模块关于x轴轴对称，且两个U形铁芯之间的夹角为θ，且0＜θ＜180°；各线圈部的电磁线圈的材质和匝数均相同，各电磁线圈的两端分别具有用于与磁场电源相连的连接端，电磁线圈的两端分别与磁场电源相连，且各电磁线圈之间相互并联；位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈的磁场方向相反，且磁场强度相同；不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈的磁场方向和磁场强度均相同；所述外壳上设有用于冷却电磁线圈的冷却部；所述磁场部通过支撑结构固定架设在激光头的四周；所述支撑结构包括L形的总支撑架，所述总支撑架包括竖直板和水平板，竖直板的下端与水平板的内端固定相连，竖直板的上端固定在下固定板的侧面上；所述支撑结构还包括用于固定线圈部的线圈支撑架，线圈支撑架包括一一托起线圈部的4个托板，每个托板的中间均设有一个供U形铁芯的一端贯穿的第一通孔，U形铁芯的一端贯穿所述第一通孔并与铁芯头相连，且托板的内侧通过连接板固定在所述水平板上；且所述外壳与托板、连接板固定相连。2.如权利要求1所述的一种激光熔覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建华，蒋可静，王梁，李波，陈智君，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33