【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光沉积再制造，具体涉及一种激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置及方法。
技术介绍
1、激光沉积是一种利用高能量密度的激光照射来实现基体材料与涂层材料冶金结合从而获得具有良好物理、化学性能涂层的技术，被广泛应用于机电产品的再制造领域，有力支撑了我国工业领域。但激光急热骤冷的特性，导致激光沉积涂层中容易存在晶粒粗大、残余拉应力以及微裂纹与孔隙等缺陷，降低了涂层工作的可靠性，难以满足极端苛刻工况的实际要求。因此，激光沉积涂层通常需要采用热处理或滚压等强化处理来提升性能。此外，激光沉积涂层的形状及表面粗糙形貌精度较低，一般需要进行机械加工才能满足配合表面的需求。但激光沉积涂层的高强度、高硬度等特性限制了其切削加工性能，切削成本高、加工质量差。
2、中国专利技术专利cn108359981b公开了一种热处理辅助激光熔覆方法，提出在控制一定温度的处理炉中进行激光沉积，可以缓解由速冷效应带来的残余应力从而减少裂纹的产生，但该方法限制了被加工部件的尺寸。中国技术专利cn219385300u公开了一种激光预热与沉积的同步装置，利用激光预热提升沉积效果，有效防止涂层的开裂，该装置不受工件尺寸限制，但无法控制涂层冷却过程，效果不显著。中国技术专利cn216107205u公开了一种带有超声喷丸系统的激光沉积装置，对沉积涂层进行同步强化处理，但超声喷丸增大了沉积涂层表面的粗糙度。中国技术专利cn219485006u公开了一种带刀头快换设备的增减材复合机床，实现了在同一设备上既可以增材又可以减材加工的复合功能，但没有考虑涂层的性
3、综上所述，现有技术中为了提高激光沉积涂层性能而提出的辅助方法均存在一定的缺陷，无法解决涂层内部缺陷，形貌精度差的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置及方法，能够在激光沉积成形的同时进行超声振动切削，同步实现涂层形状、表面形貌及服役性能的协同调控，从而高效、高质、低碳地实现机电产品零部件的再制造。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、在本专利技术的第一方面，提供了一种激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，包括机床，所述机床上设置有激光沉积装置、超高频感应加热装置和超声振动切削装置，所述超高频感应加热装置的超高频感应线圈设置在激光沉积装置的激光沉积头的下方，合金粉末从激光沉积头喷出后穿过超高频感应线圈到达工件表面形成涂层，协同超声振动切削对工件进行表面加工。
4、在本专利技术的一些实施方式中，所述超声振动切削装置包括超声振动车刀和超声振动铣刀，所述超声振动车刀用于加工轴类工件，所述超声振动铣刀用于加工非回转表面的工件。
5、在本专利技术的一些实施方式中，所述轴类工件通过三爪卡盘安装在机床上做回转运动，超声振动车刀与激光沉积装置滑动安装在溜板箱上且相对设置。
6、在本专利技术的一些实施方式中，所述激光沉积装置通过三轴移动滑台安装在溜板箱上。
7、在本专利技术的一些实施方式中，所述非回转表面的工件固定在铣床的工作台上，工作台能够带动工件移动。
8、在本专利技术的一些实施方式中，所述激光沉积装置和超高频感应加热装置通过机械臂安装在铣床的主轴上，与铣刀并排设置。
9、在本专利技术的一些实施方式中，所述激光沉积头与超高频感应线圈同轴设置，激光沉积头的端部与超高频感应线圈的中心之间的垂直距离5-15mm。
10、在本专利技术的一些实施方式中，所述超声振动切削装置的超声频率为20 -60khz。
11、在本专利技术的一些实施方式中，所述超高频感应线圈的频率为200 -1200khz，加热功率为1-5kw。
12、在本专利技术的第二方面，提供了一种激光沉积-超声振动切削耦合的再制造方法，包括：在激光沉积成形的同时进行超声振动切削，同步实现涂层形状、表面形貌及服役性能的协同调控。
13、本专利技术一个或多个技术方案具有以下有益效果：
14、(1)本专利技术采用超声振动切削实现了激光沉积涂层形貌精度提升与缺陷消除、性能强化的结合，可以进行加工表面的形性协同调控。
15、(2)本专利技术在激光沉积涂层凝固过程中进行超声振动切削，利用沉积涂层余温提升了切削加工效率和质量，并强化了超声振动刀具对涂层的强化深度和效果。
16、(3)本专利技术采用超声振动切削具备强化沉积涂层的效果，与其他切削方式相比超声振动刀片对涂层产生冲击强化效应，可以细化晶粒，调控产生残余压应力，闭合微裂纹和孔隙等缺陷，可以实现对形状精度和表面形貌的控制性更高。
17、(4)本专利技术在激光沉积过程中施加超声振动切削，取代传统的先激光沉积、后分别性能强化与切削成形的工艺，极大地缩短了工序，提高了加工效率；同时，该方法无需采用大功率强化装备或热处理装置，降低了资源消耗，提高了工艺的经济性和绿色低碳特性。
18、(5)本专利技术将激光沉积、超高频感应加热和超声振动切削技术进行耦合，利用超高频感应热源缩小金属基体与熔池间的温度梯度并促进熔池流动，降低激光沉积涂层内部残余应力并细化涂层内部的微观组织，为后续切削及强化工序提供性质均匀的涂层材料。在此基础上，利用超声振动切削对凝固状态的涂层进行切削加工，在提升形貌精度的同时利用超声刀具的冲击效应进一步实现涂层性能强化。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，包括机床，所述机床上设置有激光沉积装置、超高频感应加热装置和超声振动切削装置，所述超高频感应加热装置的超高频感应线圈设置在激光沉积装置的激光沉积头的下方，合金粉末从激光沉积头喷出后穿过超高频感应线圈到达工件表面形成涂层，协同超声振动切削对工件进行表面加工。
2.如权利要求1所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述超声振动切削装置包括超声振动车刀和超声振动铣刀，所述超声振动车刀用于加工轴类工件，所述超声振动铣刀用于加工非回转表面的工件。
3.如权利要求2所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述轴类工件通过三爪卡盘安装在机床上做回转运动，超声振动车刀与激光沉积装置滑动安装在溜板箱上且相对设置。
4.如权利要求3所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述激光沉积装置通过三轴移动滑台安装在溜板箱上。
5.如权利要求2所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述非回转表面的工件固定在铣床的工作台上，工作
6.如权利要求5所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述激光沉积装置和超高频感应加热装置通过机械臂安装在铣床的主轴上，与铣刀并排设置。
7.如权利要求1所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述激光沉积头与超高频感应线圈同轴设置，激光沉积头的端部与超高频感应线圈的中心之间的垂直距离为5-15mm。
8.如权利要求1所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述超声振动切削装置的超声频率20-60kHz。
9.如权利要求1所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述超高频感应线圈的频率为200-1200kHz，加热功率为1-5kW。
10.一种激光沉积-超声振动切削耦合的再制造方法，采用如权利要求1-9任一项所述的再制造装置来实现，其特征在于，包括：在激光沉积成形的同时进行超声振动切削，同步实现涂层形状、表面形貌及服役性能的协同调控。
...【技术特征摘要】
1.一种激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，包括机床，所述机床上设置有激光沉积装置、超高频感应加热装置和超声振动切削装置，所述超高频感应加热装置的超高频感应线圈设置在激光沉积装置的激光沉积头的下方，合金粉末从激光沉积头喷出后穿过超高频感应线圈到达工件表面形成涂层，协同超声振动切削对工件进行表面加工。
2.如权利要求1所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述超声振动切削装置包括超声振动车刀和超声振动铣刀，所述超声振动车刀用于加工轴类工件，所述超声振动铣刀用于加工非回转表面的工件。
3.如权利要求2所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述轴类工件通过三爪卡盘安装在机床上做回转运动，超声振动车刀与激光沉积装置滑动安装在溜板箱上且相对设置。
4.如权利要求3所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，所述激光沉积装置通过三轴移动滑台安装在溜板箱上。
5.如权利要求2所述的激光沉积-超声振动切削耦合的再制造装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国梁，唐健，孙瑞，马浩然，杨勇，孙树峰，倪陈兵，王津，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。