[00068489]激光强化与修复技术及装备

　　一、所属领域
　　表面工程；激光加工
　　二、技术或产品名称
　　电磁-激光复合再制造控性控形技术与装备； 激光淬火/熔凝热处理技术；
　　激光涂层技术
　　三、技术水平国内先进
　　四、技术简介
　　激光再制造技术具有绿色环保、质量优异等特性，在材料表面改性领域得到了广泛的研究和推广，逐渐成为高端制造行业中不可缺少的一环。针对熔覆层或涂层内部性能不稳定、组织结构不均匀等问题，结合电场和磁场具有无污染、易控制、成本低等特点，开发一种直流电场和交变磁场耦合辅助激光熔覆的技术，在待熔覆工件周围施加交变磁场的同时，直接对待熔覆工件通入直流电流，让直流电场和交变磁场直接作用于熔池内部，调控熔池内的对流情况，使熔覆层晶粒结构得到一定的改善，在一定程度上提升了熔覆层的物理性能。
　　本技术实施成本并不高，只需在原激光熔覆过程中通入直流电流，然后外加一个交变磁场，完全可以将设计开发的辅助装置优化放大应用到工业激光再制造过程。本技术和开发的辅助装置可以应用到大部分固定式激光再制造过程，只要稍微修改一下辅助装置，基本上通用零件材料的激光再制造过程都可以应用本技术。
　　五、创新点及性能指标
　　（1）研发了一种交变磁场-直流电场耦合调控协同激光熔覆新技术。受
　　脉冲电流、磁场搅拌作用启示，将电流场和电磁场同时直接引入激光熔覆基
　　体形成耦合场。由于电磁感应效应，基体表面除本身电流场和电磁场的作用外，还会生成直接作用于基体表面的洛伦兹力。通过可控的洛伦兹力振动和搅拌熔池，控制熔覆层中金属流体的对流情况，减少熔覆层中的裂纹、气孔等缺陷，有效地解决激光单一能量场不能解决的裂纹、气孔问题。
　　（2）开发了一种自主创新的交变磁场-直流电场耦合调控协同激光熔覆工艺装备。该装备包括通电夹持模块、电磁发生模块、升降移动模块，能实现对不同类型零件的夹持固定，产生多种电磁场耦合场和生成不同种类的洛伦兹力，调节熔覆基体在磁场中的位置并实现对洛伦兹力大小、方向的精确控制。
　　（3）研发面向汽车发动机曲轴高质量修复的交变磁场-直流电场耦合调控协同激光熔覆再制造新工艺。针对现有汽车发动机磨损曲轴修复质量不高问题，通过实施交变磁场-直流电场耦合调控协同激光熔覆新技术，获得针对曲轴特定基体材料的最优熔覆工艺参数，建立交变磁场-直流电场耦合调控协同激光再制造工艺规范和技术标准。
　　本技术能使熔覆层的显微硬度比原来的材料的增加 50%-80%，比其他单一场辅助技术得到的熔覆层显微硬度提高 3%-15%；本技术还能明显提高材料的耐磨性，提高熔覆层质量，延长工件使用寿命。
　　六、知识产权情况
　　[1]一种激光熔覆专用低裂纹敏感性高性能 NI 基复合粉末，国家发明专利，专利号ZL 201410705118。4
　　[2]一种基于精确定位装置的等分度多工位回转台，国家发明专利，专利号 ZL201611153499。5
　　[3]一种基于超声-洛伦兹力复合振动的激光熔覆装置，国家实用新型专利，专利号 ZL 201721453498。2
　　[4]基于夹持通电加热和旋转电场搅拌的激光熔覆装置，国家实用新型专利，专利号ZL 201721453516。7
　　[5]自由配置的通用电、磁复合场激光熔覆辅助装置，国家实用新型专利，专利号 ZL 201721453799。5
　　七、合作方式
　　技术转让，技术许可，技术入股
　　八、投资概算及经济效益分析

　　经技术应用可产生较大的经济效益和社会效益。

　　图 1 交变磁场-直流电场耦合调控协同激光熔覆工艺装备