【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三维打印技术，尤其是涉及一种多能场辅助激光熔覆沉积高温合金的装置及方法。
技术介绍
1、随着增材制造和再制造产业的发展，以激光、等离子束和电弧等为热源的金属零件制造方法广泛应用于航科航天、能源、船舶、汽车等领域零部件的制备与快速修复。激光熔覆沉积技术是增材制造方法的一种，是利用高能激光束融化金属粉末或金属丝实现金属零件的快速成形的一种方法。高温合金因其具有优异的耐磨、耐腐蚀、耐高温性能而被广泛使用。
2、激光熔覆沉积技术由于在沉积过程中急冷急热过程导致高温合金沉积过程中容易发生裂纹，限制了激光沉积技术在高温合金粉末的发展。在激光熔覆沉积过程中，预热基板可有效减少金属成形过程中的应力，但是存在合金晶粒粗化，参见图4。
3、另外，参见谢德巧的硕士学位论文《脉冲电流辅助激光快速成形镍基高温合金的工艺研究》（2014年），脉冲电流辅助加在熔覆体上，对细化晶粒有帮助作用。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题为：如何提出一种多能场辅助激光熔覆沉积高温合金的装置和方法，在沉积过程中预热场、感应磁场和涡流，减少了硬脆相，细化了晶粒、减少沉积过程中的残余应力，降低样件裂纹的产生。
2、具体方案如下：
3、一种多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，包括基板平台与激光器，基板平台的上表面为加工工位，激光器上设有机械手，机械手的外端部连激光头，激光头通过光纤连接接激光器，机械手控制激光头的空间位置，使激光头对准加工位置，其特征在于：
4、交流线圈 的电流为单相正弦交流电。
5、其包括供电模块，供电模块对激光器进行供电。
6、其包括水冷机，水冷机将其冷凝水流通到激光头处循环实时保证激光器和加激光头的散热。
7、其包括供气模块，供气模块包括氩气瓶，其作用是为沉积过程的熔池部分提供亚真空状态减少沉积区域的氧化，同时防止成形过程产生的杂质对加工头产生的污染。
8、其包括供粉平台，供粉平台包括送粉器，为激光熔覆沉积过程提供粉末。
9、其包括控制平台，控制平台包括plc，plc电连接机械手、水冷机、供气模块、供粉平台，对整个加工工程进行自动化控制。
10、机械手为五轴机器手， 激光器采用半导体激光器。
11、一种多能辅助激光熔覆沉积高温合金的方法，使用上述多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，使用包括以下步骤：
12、s1:固定实验样件:将热处理和机械精加工完成后的k403高温合金固定在加工工位上，调节好激光焦距使得距离处于焦平面处；
13、s2:调节加工参数: 对预先加工件进行三维模型重构，根据待加工表面模型绘制激光熔覆头加工轨迹，在总控平台输入激光功率、扫描速度、运动速度、送粉量、预热温度的参数；
14、s3:试运行:让激光器不出激光仅使光路空走，观察激光行走轨迹，待正常运行后打开激光；
15、s4:送气:打开供气模块开关，调节好保护气的气压，使得熔覆过程有保护气的氛围；
16、s5:多能场辅助通电: 交流线圈通入50kw的正弦交流电，频率为20khz，并实时监测熔池区域的磁场强度，使得线圈下方的磁场强度平均为60mt，此时熔池区域的温度为1000℃，此时产生的电流强度也满足高温合金的熔覆预热需求；
17、s6:激光熔覆:各项模块显示正常后，打开熔覆开关，观察熔覆过程。
18、s7:加工过程中根据需求可调整多能场辅助模块处输入的电流功率，根据设置轨迹完成高温合金的激光熔覆过程，待冷却后取下样件进行下一阶段的处理。
19、有益效果：相对于现有技术，本专利技术设有本交流线圈，通入交流电后，产生的感应磁场的场强也在正弦变化，该感应磁场使基体和沉积层内部产生变化的感应电流，该感应电流在基体和沉积层产生涡流，磁场和涡流可有效在熔池中产生非接触力，环形电场、磁场非接触式加热方式对基体成形件进行氛围加热，实现交流电场、磁场对熔池内部搅拌作用，可起到细化晶粒的作用。
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1.一种多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，包括基板平台（10）与激光器（5），基板平台（10）的上表面为加工工位，激光器（5）上设有机械手（6），机械手（6）的外端部连激光头（7），激光头（7）通过光纤连接接激光器（5），机械手（6）控制激光头（7）的空间位置，使激光头（7）对准加工位置，其特征在于：机械手（6）上固定交流线圈（9），与交流线圈（9）产生的感应磁场的变化率也是变化的，交流线圈（9）整体为上小下大的锥状，交流线圈（9）的轴线与激光头（7）的轴线平行或者重合，交流线圈（9）套在激光头（7）外、且二者有距离。
2.根据权利要求1所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，其特征在于：交流线圈（9） 的电流为单相正弦交流电。
3.根据权利要求2所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，其特征在于：其包括供电模块（4），供电模块（4）对激光器（5）进行供电。
4.根据权利要求3所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，其特征在于：其包括水冷机（3），水冷机（3）将其冷凝水流通到激光头（7）处循环。
5.根据权利要求4所述的多能
6.根据权利要求5所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，其特征在于：其包括供粉平台，供粉平台包括送粉器。
7.根据权利要求6所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，其特征在于：其包括控制平台（1），控制平台（1）包括PLC，PLC电连接机械手（6）、水冷机（3）、供气模块（2）、供粉平台。
8.根据权利要求7所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，其特征在于：机械手（6）为五轴机器手， 激光器采用半导体激光器。
9.一种多能辅助激光熔覆沉积高温合金的方法，使用如权利要求8所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，使用包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，包括基板平台（10）与激光器（5），基板平台（10）的上表面为加工工位，激光器（5）上设有机械手（6），机械手（6）的外端部连激光头（7），激光头（7）通过光纤连接接激光器（5），机械手（6）控制激光头（7）的空间位置，使激光头（7）对准加工位置，其特征在于：机械手（6）上固定交流线圈（9），与交流线圈（9）产生的感应磁场的变化率也是变化的，交流线圈（9）整体为上小下大的锥状，交流线圈（9）的轴线与激光头（7）的轴线平行或者重合，交流线圈（9）套在激光头（7）外、且二者有距离。
2.根据权利要求1所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，其特征在于：交流线圈（9） 的电流为单相正弦交流电。
3.根据权利要求2所述的多能辅助激光熔覆沉积高温合金的装置，其特征在于：其包括供电模块（4），供电模块（4）对激光器（5）进行供电。
4.根据权利要求3所述的多能...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏云鹏，韩林，于亚辉，郭津瑞，蔡军钊，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一三研究所，
类型：发明
国别省市：
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