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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：本发明公开了一种超声半固态辊锻复合激光熔覆成形方法和装置，该装置包括激光工作机构，超声振动机构和轧辊机构，在工件的下方为超声振动板，超声振动板通过电缆连接超声发生器，轧辊机构与激光工作机构相连，在激光熔覆之后，轧辊的同步运动对熔覆层半固态进行高频微锻造；本发明利用超声本身的空化效应、声流效应，以及轧辊对熔覆层的直接接触从根本上改变熔覆层的微观组织结构，达到细化晶粒、去除气孔、降低残余应力的效果；本发明首次将超声振动与半固态辊压高频微锻造应用于激光金属半固态成形过程，利用超声振动与高频微锻造多方面的辅助作用改善了熔覆层表面成形效果，提高了工艺质量，从而获得组织细化，表面形貌良好的成形表面。

主权项：1.一种超声半固态辊锻复合激光熔覆成形方法，其特征在于，该方法的实施采用超声半固态辊锻复合激光熔覆成形装置，所述装置包括：激光工作机构、超声振动机构、轧辊机构；所述激光工作机构包括：激光熔覆头、连接杆；连接杆用于连接激光熔覆头和激光器，激光器是光纤连续激光器；激光熔覆头竖向垂直于工件上方；所述超声振动机构包括：超声振动板、超声发生器；超声振动板通过电缆与超声发生器相连，工件固定于超声振动板上；所述轧辊机构包括：轧辊、轴承、轴承座、弹性压紧机构；轧辊与轴承套在一起，轴承套在轴承座内；轧辊被弹性压紧机构紧压于熔覆层上；所述轧辊机构通过连接板固定于激光熔覆头上部的连接杆上；所述方法包括以下步骤：1将熔覆粉末置于保温炉中进行烘干处理，在250～350℃下保温0.5～1h，之后放入送粉器；2将熔覆工件试样的表面用乙醇擦拭去油污，备用；3调节弹性压紧机构固定位置与激光中心的距离；弹性压紧机构固定位置与激光中心的距离S计算公式为：S＝8.25Pπd2ρCpv+hTm-T0其中，P为激光功率，d为光斑直径，v为激光扫描速度，ρ为密度，Cp为比热容，h为传热系数，Tm为固相线与液相线平均温度，T0为室温；4将熔覆工件试样固定于超声振动平台上，打开超声发生器，调节频率和功率，施加功率为300～600W，频率为20～30kHz的超声振动，使熔覆工件试样产生高频振动；5打开激光器，对工件试样表面进行激光熔覆加工，单道熔覆，轧辊同步运动，在加工过程中同时开启氩气保护瓶，通过送气喷嘴对熔池进行保护，直至熔覆完成；激光熔覆工艺参数为：激光功率1000～1800W，扫描速度6～10mms，送粉速率为5～15gmin，光斑直径3～4mm，保护气体氩气的流速5～15Lmin；6完成超声半固态辊锻复合激光熔覆成形过程，关闭激光器，过20～25秒再关掉超声发生器，取出熔覆工件试样。

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