【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光增材制造，具体为一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置及方法。
技术介绍
1、激光增材制造技术因其高能量密度、变形小、热影响区窄、适用性广等优势，已广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶工业等高端制造领域。然而，传统侧向送丝方式存在材料沉积位置不稳定、方向性依赖强、工艺灵活性差等问题，且送丝角度的微小变化会影响沉积质量。激光同轴熔丝技术通过将金属丝材与激光束同轴送入的方式实现材料沉积，可提高沉积效率并实现成分精确调控。但在高功率激光同轴熔丝增材制造过程中，熔池流体动力学行为复杂，表面张力梯度导致的不稳定性问题突出，且在高速沉积条件下，熔池深度难以满足工艺要求。
2、单一磁场辅助激光焊接技术存在以下技术缺陷：其一，单一磁场的强度与分布难以实现精确控制，导致增材制造过程稳定性差；其二，现有磁场作用方式单一，难以实现对熔池流动的多维度调控，无法有效提升熔池深度。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置及方法...
【技术保护点】
1.一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置，其特征在于，该装置包括运动系统、同轴熔丝增材制造系统、双磁场辅助系统、控制监测系统，在装置外部配置有送丝机构；所述运动系统由导轨系统和底部支撑结构组成；所述同轴熔丝增材制造系统包括焊接头的支撑机构；所述双磁场辅助系统由磁压感应系统和对称滑移式磁场发生系统构成；所述控制监测系统由高速摄像机和控制器组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置，其特征在于，所述导轨系统包括水平X向导轨和与水平X向导轨垂直的Y向导轨，并与齿轮传动机构连接形成在水平面内移动的XY平台结构；所述导轨系统...
【技术特征摘要】
1.一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置，其特征在于，该装置包括运动系统、同轴熔丝增材制造系统、双磁场辅助系统、控制监测系统，在装置外部配置有送丝机构；所述运动系统由导轨系统和底部支撑结构组成；所述同轴熔丝增材制造系统包括焊接头的支撑机构；所述双磁场辅助系统由磁压感应系统和对称滑移式磁场发生系统构成；所述控制监测系统由高速摄像机和控制器组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置，其特征在于，所述导轨系统包括水平x向导轨和与水平x向导轨垂直的y向导轨，并与齿轮传动机构连接形成在水平面内移动的xy平台结构；所述导轨系统通过z向导轨控制焊接头的垂直运动；所述导轨系统整体为一个三维运动控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置，其特征在于，所述焊接头的支撑机构为梯形金属立体结构；所述焊接头的支撑机构与所述导轨系统的齿轮传动机构通过机械连接组件相连接，形成一个在三维空间内精确调节焊接头位置的运动系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置，其特征在于，所述同轴熔丝焊接头紧固在所述焊接头的支撑机构内侧，所述焊接头与外接激光发生器连接，所述激光发射器发射高功率的连续波激光束进入所述焊接头；所述焊接头内部设置有贯通的同轴保护气体通道，所述同轴保护气体通道沿焊接头轴向延伸，其将保护气体向下输送至工作区域；所述焊接头内还设置有光学系统，该光学系统用于将入射连续波激光束转换成具有环形强度分布的贝塞尔光束，所述光学系统还包括聚焦光镜，用于将贝塞尔光束聚焦于工件表面；所述焊接头的中心轴线上设有送丝通道，送丝机构通过所述送丝通道将焊丝垂直输送；所述焊丝的输送路径与所述焊接头的中心轴线重合，令焊丝精确穿过所述贝塞尔光束的中心区域；所述焊接头的安装座下方安装设置有送丝嘴。
5.根据权利要求1所述的一种基于双磁场协同的激光同轴熔丝增材制造装置，其特征在于，所述磁压感应系统设置在所述焊接头周围，并固定在所述送丝嘴的上部外壁，磁场作用区域与焊接头的轴线相交；所述磁压感应系统由磁感应线圈、冷却导流座、环形磁极组件和磁屏蔽层组成；所述磁感应线圈由横截面呈矩形的绝缘包覆铜导线绕制形成，并采用径向多层同心环形结构设置，与所述焊接头同轴布置，各层线圈同心设置且具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：占小红，吕惺玥，王建峰，刘星，刘战，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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