基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置制造方法及图纸

基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置，所述冷却装置包括槽体，槽体的顶面向下凹陷形成开口向上的水槽，槽体的一侧设有用于向水槽内输入冷却介质的进口，槽体的另一侧设有用于排出水槽内的冷却介质的出口，且进口和出口均与所述水槽相连通；所述槽体的顶面上围绕所述水槽的开口设有一圈密封槽，且密封槽内设有密封圈；所述冷却装置还包括用于将铺设在所述水槽上的基板的边缘锁定在所述槽体上的盖板片，所述盖板片与所述槽体的顶面通过连接部可拆卸地连接，以将所述基板夹紧在所述槽体和所述盖板片之间，且所述基板覆盖所述密封槽；所述盖板片上开设有用于露出所述基板上表面的窗口。

Substrate cooling device based on directional solidification characteristics of laser enhanced material Remanufacturing

A substrate cooling device based on the directional solidification characteristic of promoting laser augmentation remanufacturing comprises a groove body, a water trough with an opening upward formed by a depression at the top of the groove body, an inlet for inputting cooling medium into the groove on one side, and a cooling medium for discharging the cooling medium from the groove on the other side. The outlet, the inlet and the outlet are connected with the flume; the top surface of the flume body is provided with a ring sealing groove around the opening of the flume, and the sealing groove is provided with a sealing ring; the cooling device also includes a cover plate for locking the edge of the substrate laid on the flume body onto the flume body, and the cover plate. The top surface of the groove body is detachably connected with the connecting part to clamp the substrate between the groove body and the cover plate, and the base plate covers the sealing groove; a window is arranged on the cover plate for exposing the surface of the base plate.

【技术实现步骤摘要】
基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置
本专利技术属于激光增材再制造领域，具体涉及一种基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置。
技术介绍
合金的晶体取向特性对于合金的晶粒大小、裂纹扩展行为及综合力学性能具有重要的影响作用，尤其是对于高温下使用的合金(如镍基高温合金)，其影响作用尤为明显。由于高温下合金的晶界强度远低于晶内强度，因而为了减少晶界的弱化作用，往往需要制备得到大晶粒乃至是单晶的合金组织，一般是是通过籽晶法、选晶法及定向凝固等铸造技术制备获得。激光增材再制造技术是采用高能激光束作为热源，将粉末状或丝状的合金材料熔化形成熔池，激光加热作用移开后，熔池快速冷却凝固形成增材制造合金层。由于激光束能量密度集中，形成的熔池温度梯度大，因而具备一定的定向凝固特性。目前在单晶合金部件的修复中，往往利用激光增材再制造的这一定向凝固特性，使增材修复层形成外延生长树枝晶组织以保持合金晶体取向的一致性，实现单晶合金的再制造修复。然而目前利用激光增材再制造技术，想要获得超大晶粒乃至单晶型的高取向性合金，必须要以单晶合金或定向凝固合金作为基板，利用基板本身已有的高取向性，通过激光增材再制造技术有限的定向凝固特性，形成外延生长组织，得到高取向性合金，而单晶合金或定向凝固合金本身由于制造工艺苛刻，合金的生产使用成本极高。
技术实现思路
为了解决现有的高温合金激光增材再制造过程中提高晶体取向性不易的缺点，本专利技术公开了一种基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置，所述冷却装置可以使熔池垂直方向的温度梯度增加，提高熔池凝固过程中的热流均匀性，获得晶体取向和生长方向更加均匀一致的树枝晶，从而轻松得到高取向性的定向凝固合金。本专利技术采用的技术方案是：本申请实施例提供一种基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置，所述冷却装置包括槽体，所述槽体的顶面向下凹陷形成开口向上的水槽，所述槽体的一侧设有用于向水槽内输入冷却介质的进口，所述槽体的另一侧设有用于排出水槽内的冷却介质的出口，且所述进口和所述出口均与所述水槽相连通；所述槽体的顶面上围绕所述水槽的开口设有一圈密封槽，且所述密封槽内设有密封圈；所述冷却装置还包括用于将铺设在所述水槽上的基板的边缘锁定在所述槽体上的盖板片，所述盖板片与所述槽体的顶面通过连接部可拆卸地连接，以将所述基板夹紧在所述槽体和所述盖板片之间，且所述基板覆盖所述密封槽；所述盖板片上开设有用于露出所述基板上表面的窗口。进一步的，所述连接部包括设置在所述槽体的顶面上的一圈螺纹孔组，所述螺纹孔组包括若干个间隔设置的螺纹孔，所述螺纹孔围合在所述密封槽的外围。所述连接部还包括对应各所述螺纹孔组设置在所述盖板片上的若干个通孔，所述通孔与所述螺纹孔一一对应且上下贯通；所述连接部还包括若干个螺栓和若干个螺母，一个所述螺栓贯穿一个所述通孔并向下延伸至与所述通孔对应的螺纹孔内，所述螺栓与所述螺纹孔相配合，且一个所述螺母拧紧在所述螺栓上以将所述盖板片拧紧在所述槽体上。进一步的，所述水槽呈长方体状，所述水槽的开口呈矩形，所述窗口呈与所述水槽的开口相同的矩形。进一步的，所述盖板片是矩形板。进一步的，所述冷却介质是水、酒精或者液氮。本专利技术的有益效果体现在：1)冷却介质对基板进行冷却，冷却介质可以直接接触基板，实现对基板底部的直接定向冷却，从而提高熔池的温度梯度，增加了熔池凝固过程中的散热均匀性，获得具有更高取向性的定向凝固组织，从而达到控制树枝晶组织晶体取向性的目的，从而可以轻松得到高取向性的定向凝固合金。2)制作及操作简单，效果明显。3)通过本专利技术采用简单易得的普通多晶合金作为基板，可以获得高取向性的定向凝固合金，降低材料的使用成本，同时拓展了材料的可选择范围。附图说明图1是一实施例中槽体的结构示意图。图2是一实施例中盖板片的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参照附图，本专利技术提供一种基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置，所述冷却装置包括槽体1，所述槽体1的顶面向下凹陷形成开口向上的水槽4，所述槽体1的一侧设有用于向水槽4内输入冷却介质的进口2，所述槽体1的另一侧设有用于排出水槽4内的冷却介质的出口5，且所述进口2和所述出口5均与所述水槽4相连通；所述槽体1的顶面上围绕所述水槽4的开口设有一圈密封槽6，且所述密封槽6内设有密封圈；具体的，所述密封槽6呈开口向上的凹槽状，所述密封圈紧密嵌设在所述密封槽6内。所述冷却装置还包括用于将铺设在所述水槽4上的基板的边缘锁定在所述槽体1上的盖板片7，所述盖板片7与所述槽体1的顶面通过连接部可拆卸地连接，以将所述基板夹紧在所述槽体1和所述盖板片7之间，且所述基板覆盖所述密封槽6；所述盖板片7上开设有用于露出所述基板上表面的窗口。具体的，所述基板铺设在水槽4的开口上，所述基板完全覆盖所述水槽4的开口和所述密封槽6，即所述基板的边缘超出所述密封槽6所围合的区域；所述盖板片7盖设在所述基板上，所述盖板片7与所述槽体1通过连接部连接，以将所述基板夹紧在所述槽体1和所述盖板片7之间，从而将所述基板的边缘锁定在所述槽体1上。所述窗口露出所述基板，从而可透过所述窗口对所述基板的上表面进行激光熔覆操作。具体的，所述进口2与冷却介质进管连通，所述出口5与冷却介质出管连通，冷却介质在所述水槽4内流动，对所述基板进行冷却，例如，当所述冷却介质为水时，水可以事先冷却至冰点。具体的，冷却介质对基板进行冷却，冷却介质可以直接接触基板，实现对基板底部的直接定向冷却，从而提高熔池的温度梯度，增加了熔池凝固过程中的散热均匀性，获得具有更高取向性的定向凝固组织，从而达到控制树枝晶组织晶体取向性的目的。为了降低材料的使用成本，同时拓展材料的可选择范围，所述冷却装置可以在激光增材再制造本身的技术特点基础上，进一步促进其定向凝固的技术特性，从而现实在普通多晶合金基板上制备形成高取向性定向凝固合金的目的。具体的，基板与所述槽体1之间设有密封圈，可防止所述水槽4内的冷却介质溢出。进一步的，所述连接部包括设置在所述槽体1的顶面上的一圈螺纹孔组，所述螺纹孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括槽体，所述槽体的顶面向下凹陷形成开口向上的水槽，所述槽体的一侧设有用于向水槽内输入冷却介质的进口，所述槽体的另一侧设有用于排出水槽内的冷却介质的出口，且所述进口和所述出口均与所述水槽相连通；所述槽体的顶面上围绕所述水槽的开口设有一圈密封槽，且所述密封槽内设有密封圈；所述冷却装置还包括用于将铺设在所述水槽上的基板的边缘锁定在所述槽体上的盖板片，所述盖板片与所述槽体的顶面通过连接部可拆卸地连接，以将所述基板夹紧在所述槽体和所述盖板片之间，且所述基板覆盖所述密封槽；所述盖板片上开设有用于露出所述基板上表面的窗口。

【技术特征摘要】
1.基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括槽体，所述槽体的顶面向下凹陷形成开口向上的水槽，所述槽体的一侧设有用于向水槽内输入冷却介质的进口，所述槽体的另一侧设有用于排出水槽内的冷却介质的出口，且所述进口和所述出口均与所述水槽相连通；所述槽体的顶面上围绕所述水槽的开口设有一圈密封槽，且所述密封槽内设有密封圈；所述冷却装置还包括用于将铺设在所述水槽上的基板的边缘锁定在所述槽体上的盖板片，所述盖板片与所述槽体的顶面通过连接部可拆卸地连接，以将所述基板夹紧在所述槽体和所述盖板片之间，且所述基板覆盖所述密封槽；所述盖板片上开设有用于露出所述基板上表面的窗口。2.如权利要求1所述的基于促进激光增材再制造定向凝固特性的基板冷却装置，其特征在于：所述连接部包括设置在所述槽体的顶面上的一圈螺纹孔组，所述螺纹孔组包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈源，张勤，王梁，张群莉，姚建华，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33