本发明专利技术公开了一种电、磁辅助激光熔覆施加在旋转轴上的试验方法，所述方法包括如下步骤：S1：采集并存储转轴的多个参数，之后安装转轴；S2：设置大电流加载装置，使交流电均匀分布在整根转轴，并从转轴的一端流向另一端；S3：设置磁场装置，使磁场的方向与转轴的轴向垂直；S4：熔覆头就位，调整磁场装置，设定试验参数；S5：按照步骤S4中设定的参数，驱动转轴旋转；驱动转轴横向移动；开启激光熔覆装置，并通过自动控制系统控制各项试验参数按照步骤S4中的设定值运行；S6：停机，卸载转轴并检测结果。本发明专利技术使得电、磁复合场辅助激光熔覆的研究不再局限于施加在平面基体上，弥补了电、磁复合场辅助激光熔覆在旋转轴上的空白。辅助激光熔覆在旋转轴上的空白。辅助激光熔覆在旋转轴上的空白。
【技术实现步骤摘要】
一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法
[0001]本专利技术涉及激光熔覆
，具体而言，涉及一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法。
技术介绍
[0002]轴类零件是煤矿机械、钢铁冶金、石油化工、汽车船舶等行业常用的部件，其因工作环境恶劣，受到大量冲击、摩擦、挤压等作用，导致表面磨损、开裂而失效，不仅产生大量经济损失，还会对环境产生危害。轴类受损的零部件常见强化、修复方式有堆焊、喷焊、热喷涂等方式，但是堆焊、喷焊的加工方式，会给基体带来较大的热输入，热影响区和熔覆层稀释率较大，同时还会产生较大的应力；热喷涂制造的涂层与基体结合强度不高，容易剥落。随着激光表面改性技术的发展，激光加工技术被更多地用于轧辊等材料的表面修复和强化，被广泛研究和应用。
[0003]激光熔覆技术是指利用激光束为热源以同步送粉法或预置粉末法等方式将金属粉末融化，在基体表面形成冶金结合表面涂层。激光熔覆技术具有以下优点：(1)热影响区域小、稀释率低、轧辊变形小、组织细密和熔覆层与基体结合强度高；(2)由于很大的温度梯度，能够形成很好的组织结构；(3)具有环保、简单、灵活、省材等优点。
[0004]现有技术中公开了一种用于汽轮机转子轴的电磁复合场协同激光再制造装置，其中磁场部的U形铁芯沿竖直方向固定在激光输出头上，多匝线圈与磁场电源相连通，以构成磁场；电场部包括通过导线相串连的电场电源、开关；绝缘的旋转摇臂对称设置在激光输出头的两侧，且旋转摇臂与激光输出头相平行；旋转摇臂的顶端可转动地设置在激光输出头上，旋转摇臂的底端设有导电滑环，导电滑环与导线的两自由端电连接。在这种设置中，电场与磁场均位于转子轴的上部，且随着激光输出头移动。
[0005]轴类表面利用激光熔覆修复与强化越来越普遍，例如轧辊轴的修复与强化。目前，我国轧辊消耗吨刚1.0～1.2kg,年消耗各种冷热轧辊总量超过90万吨，价值150亿元，每年热、冷轧辊和支承辊的报废量分别为100多万吨、20多万吨和近20万吨，造成了巨大的资源浪费和环境污染，增加了轧钢的成本。提高轧辊的质量和加强失效轧辊再制造技术的开发对提高轧钢装备水平及促使冶金企业健康稳定的发展具有重要意义。本装置可以用于利用电
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磁辅助激光熔覆在旋转轴上的基础研究，探究其修复与强化的最佳工艺参数和机理，具有真正的实用价值，后续还会深入研究对轴类的修复和强化，为社会作出贡献。
技术实现思路
[0006]为解决在高速转轴上采用激光熔覆来修复受损部位时如何布置电场和磁场的问题，本专利技术提供了一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，包括如下步骤：
[0007]S1：采集并存储转轴的多个参数，之后安装转轴；
[0008]S2：设置大电流加载装置，使交流电均匀分布在整根转轴，并从转轴的一端
[0009]流向另一端；
[0010]S3：设置磁场装置，使磁场的方向与转轴的轴向垂直；
[0011]S4：熔覆头就位，调整磁场装置，设定试验参数；
[0012]S5：按照步骤S4中设定的参数，驱动转轴旋转；驱动转轴横向移动；开启激光熔覆装置，并通过自动控制系统控制各项试验参数按照步骤S4中的设
[0013]定值运行；
[0014]S6：停机，卸载转轴并检测结果。
[0015]更进一步地，步骤S1中，所述转轴的多个参数包括：转轴的直径，长度，材质。
[0016]更进一步地，步骤S1包括：S11：将转轴安装到试验设备的两个黄铜联轴器之间。
[0017]更进一步地，步骤S2包括：将大电流发生器的接线端分别与试验设备中的两个滑环的接线端子连接。
[0018]更进一步地，步骤S3包括，S31：调整磁场发生装置的高度，使得极面的中心点与转轴的最高点等高；
[0019]S32：调整磁场发生装置的气隙调节杆，使得两个极面之间的距离达到最大。
[0020]更进一步地，步骤S31中，根据转轴的直径来选择相对应的垫片的厚度，从而调节磁场发生装置的高度。
[0021]更进一步地，步骤S4中，熔覆头就位包括S41：调整激光熔覆头的位置，使其焦点位于两个极面的中心点连线与转轴的交点处。
[0022]更进一步地，步骤S4中，所述调整磁场装置包括S42：调整极头之间的距离；S43：调整磁场装置的输出功率。
[0023]更进一步地，步骤S42包括：S421先做一次不加载电流和磁场的激光熔覆试验，确定激光熔覆层的厚度；S422根据转轴的直径、熔覆层的厚度以及预设的余量值，确定两个极头之间的距离，根据确定的距离来调整两个极头的位置，使得两个极头之间的距离等于所述确定的距离，并且两个极头连线的中点位于所述转轴的最高点。
[0024]更进一步地，步骤S43包括：S431：给磁场发生装置接通稳压稳流电源；
[0025]S432：测定熔覆点处磁场强度值；
[0026]S433：根据测得的磁场强度值，调整电源的电压、电流，使得磁场强度值达到目标值。
[0027]更进一步地，步骤S4中，所述设定试验参数包括：转轴旋转速度、根据搭接率确定转轴横向移动速度、送粉速度、光斑直径、焦点距离、各个区段的电流强度、各个区段的磁场强度。
[0028]更进一步地，步骤S5包括：S51：将转轴分为多个区段；S52：对每个区段进行试验时，首先测温，当温度低于一第一预设温度的时候，进行步骤S53，当温度高于或者等于所述第一预设温度的时候，等待一个第一时间段后再次重复步骤S52；S53：驱动转轴横向移动一段距离；S54：进行步骤S43，同时按照步骤S4中设置的对应区段的电流值调节大电流发生器的输出电流；S55：按照步骤S4中设定的参数，驱动转轴旋转；驱动转轴横向移动；开启激光熔覆装置，并通过自动控制系统控制各项试验参数按照步骤S4中的设定值运行；S56：一个区段试验完毕，则关闭大电流发生器、磁场装置、激光熔覆头以及所有的电机，等待一个第一时间段后进行步骤S52；直到最后一个区段完成试验，进行步骤S6。
[0029]更进一步地，步骤S6包括：垂直于熔覆层表面切割，采用试剂抛光蚀刻10s；对熔覆
层的微观结构进行表征，并分析化学元素分布；在速度2
°
/min和扫描范围10
°
～100
°
条件下测定涂层的相组成。
[0030]更进一步地，步骤S6还包括：在500g的负载下，在10s的停留时间内，测试熔覆层表面到基体的显微硬度分布；做磨擦磨损实验；测量三维形貌和磨损量。
[0031]跟现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0032]1)可进行不同电流和磁场辅助下的轴类零件的激光熔覆试验，通过对试验结果的对比，可深入研究电流和磁场对激光熔覆过程的影响，从而可以得出不同条件下，选择什么样的参数才能达到最好的效果。
[0033]2)适用范围广，可适用于不同直径、长度、材质的轴类零件。
[0034]3)可加载的电流强度大，最多能到2000A，且均本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于包括如下步骤：S1：采集并存储转轴的多个参数，之后安装转轴；S2：设置大电流加载装置，使交流电均匀分布在整根转轴，并从转轴的一端流向另一端；S3：设置磁场装置，使磁场的方向与转轴的轴向垂直；S4：熔覆头就位，调整磁场装置，设定试验参数；S5：按照步骤S4中设定的参数，驱动转轴旋转；驱动转轴横向移动；开启激光熔覆装置，并通过自动控制系统控制各项试验参数按照步骤S4中的设定值运行；S6：停机，卸载转轴并检测结果。2.根据权利要求1所述的一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于，步骤S1中，所述转轴的多个参数包括：转轴的直径，长度，材质。3.根据权利要求1所述的一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于，步骤S1包括：S11：将转轴安装到试验设备的两个黄铜联轴器之间。4.根据权利要求1中所述的一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于，步骤S2包括：将大电流发生器的接线端分别与试验设备中的两个滑环的接线端子连接。5.根据权利要求1中所述的一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于，步骤S3包括，S31：调整磁场发生装置的高度，使得极面的中心点与转轴的最高点等高；S32：调整磁场发生装置的气隙调节杆，使得两个极面之间的距离达到最大。6.根据权利要求5所述的一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于：步骤S31中，根据转轴的直径来选择相对应的垫片的厚度，从而调节磁场发生装置的高度。7.根据权利要求1所述的一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于，步骤S4中，熔覆头就位包括S41：调整激光熔覆头的位置，使其焦点位于两个极面的中心点连线与转轴的交点处。8.根据权利要求1所述的一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于，步骤S4中，所述调整磁场装置包括S42：调整极头之间的距离；S43：调整磁场装置的输出功率。9.根据权利要求8所述的一种电磁辅助高速转轴激光熔覆试验方法，其特征在于，步骤S42包括：S421先做一次不加载电流和磁场的激光熔覆试验，确定激光熔覆层的厚度；S422根据转轴的直径、熔覆层的厚度以及预设的余量值，确定两个极头之间的距离，根据确定的距离来...
【专利技术属性】
技术研发人员：张大斌，孙杰，叶琪雯，张道恒，曹阳，吴东升，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
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