稀土金属激光熔凝用气氛控制装置及方法与流程

此发明涉及激光表面处理。具体涉及一种稀土金属激光熔凝用气氛控制及工件夹持装置。

背景技术：

1、随着社会的发展，科学技术的不断提高，人们发现稀土金属在提高产品质量、增强产品性能等方面已表现出其独特的优势，但也存在稀土材料传统制备方法周期长、长期存储易氧化、高端应用领域研究不够深入等问题。稀土独特的热、力、光、电、磁性能，使其无论是在传统领域还是在新技术领域都有广泛的应用。目前，国内外对稀土应用领域的研究主要在永磁材料、发光材料、催化材料、储氢材料和高纯靶材等方面，特别是稀土催化、储氢、高纯材料在新能源汽车、航空、军事等领域有很好的应用，其中稀土基高纯靶材、功能材料等的腐蚀问题是我国久未解决的难题。经调研，激光熔凝技术在特定的处理工艺下还能够实现表面结构优化从而提升材料的抗腐蚀性。激光熔凝处理过程不会改变或仅有少量稀土金属与合金成分，对于材料的铸造成型等后续处理也不产生或少产生影响。稀土金属材料的储存是制约其应用的重要因素，作为活泼金属易受环境气氛的影响而发生快速腐蚀，从而引起自身氧化变质及其失效，严重影响后续的功能性应用，增加了生产成本。因此，开发稀土金属表面防腐蚀技术进而控制金属材料的腐蚀，对于创新稀土金属防腐蚀有着十分重要的意义。

2、鉴于此，为了满足激光对稀土金属进行熔凝处理时的特定工艺要求，本发明设计了一种稀土金属激光熔凝用气氛控制及工件夹持装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：利用高功率密度的激光束照射材料表面瞬时加热至熔点温度以上形成熔池，借助液态金属基体的吸热和传导作用，快速凝固后表层形成致密的细晶层，从而达到提高稀土金属耐腐蚀的目的。激光熔凝过程一般是将待处理样品置于真空或者惰性气体保护的环境下进行，为了更好地满足工艺要求，设计一种可灵活控制气氛和适应异型工件夹装的装置是必要的。

2、本发明的技术方案如下：一种稀土金属激光熔凝用气氛控制装置，包括控制箱、容器，控制箱连接旋转电机，从而控制旋转电机，旋转电机位于容器内部，且旋转电机连接夹具，夹具夹持工件；

3、容器顶部开有高透光率激光玻璃，容器侧面安装真空接头。

4、高透光率激光玻璃四周有密封线圈进行密封。

5、容器顶部还安装有握把，且在容器顶部与侧面连接处有卡扣。

6、容器内部还安装有红外测温仪。

7、容器两侧安装有冷凝器。

8、一种稀土金属激光熔凝用气氛控制方法，包括以下步骤：

9、s1：打开连接卡扣，用手抓持握把，取下容器顶盖；

10、s2：将工件手动安装在夹具上后，盖上容器顶盖；

11、s3：若需要在真空条件下实施激光熔凝作业，则通过真空接头对容器进行抽真空操作；

12、s4：启动激光器，操纵激光头至容器正上方高透光率激光玻璃位置；

13、s5：打开控制箱电源，调节旋转电机转速。

14、所述s3中，若需要在惰性气体保护则通过真空接头对容器进行充气操作。

15、所述s5中，打开容器两侧的泠凝器。

16、所述s5中，启动红外测温仪，实时显示工件表面温度。

17、还包括s6：熔凝处理完成后，关闭相应电源，打开容器顶盖，取出工件。

18、本发明的显著效果在于：

19、(1)、整个稀土金属激光熔凝用气氛控制及工件夹持装置体积为440×230×135mm，整体空间较小，腔室可以短时间达到充满惰性气体和真空要求，具有节约气体和提升加工效率的优点。

20、(2)、稀土金属激光熔凝用气氛控制及工件夹持装置在正上方预留有110mm直径的法兰接口，其上安装高透光率激光玻璃，可实现激光头与稀土金属的隔离，避免了熔凝过程在金属挥发及飞溅造成的激光头镜片污染甚至损坏问题。

21、(3)、专用夹具可满足不同形状工件的快速装夹，并且可实现夹装一次即可对工件的全表面激光处理，夹具内部设有冷却水循环结构，可根据工艺要求实现对工件的冷却，以更好的达到激光熔凝效果。

22、(4)、激光熔凝过程中产生的金属蒸汽，会沉积在容器两侧的冷凝器上，避免了金属蒸汽直接附着沉积在激光玻璃表面而形成反射镜面，造成激光被反射进入激光传播系统而烧损激光头。

23、(5)、该装置也适用于其他激光切割、打标、熔覆、淬火等非接触式加工方式，有助于加工过程中对金属蒸汽的收集，提高激光设备使用寿命。

技术特征：

1.一种稀土金属激光熔凝用气氛控制装置，其特征在于：包括控制箱(6)、容器(2)，控制箱(6)连接旋转电机(9)，从而控制旋转电机(9)，旋转电机(9)位于容器(2)内部，且旋转电机(9)连接夹具(11)，夹具(11)夹持工件(10)；

2.根据权利要求1所述的一种稀土金属激光熔凝用气氛控制装置，其特征在于：高透光率激光玻璃(8)四周有密封线圈(7)进行密封。

3.根据权利要求2所述的一种稀土金属激光熔凝用气氛控制装置，其特征在于：容器(2)顶部还安装有握把(4)，且在容器(2)顶部与侧面连接处有卡扣(3)。

4.根据权利要求3所述的一种稀土金属激光熔凝用气氛控制装置，其特征在于：容器(2)内部还安装有红外测温仪(5)。

5.根据权利要求4所述的一种稀土金属激光熔凝用气氛控制装置，其特征在于：容器(2)两侧安装有冷凝器。

6.一种稀土金属激光熔凝用气氛控制方法，应用权利要求1-5任一所述的稀土金属激光熔凝用气氛控制装置，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种稀土金属激光熔凝用气氛控制方法，其特征在于：所述s3中，若需要在惰性气体保护则通过真空接头(1)对容器(2)进行充气操作。

8.根据权利要求6所述的一种稀土金属激光熔凝用气氛控制方法，其特征在于：所述s5中，打开容器(2)两侧的泠凝器。

9.根据权利要求6所述的一种稀土金属激光熔凝用气氛控制方法，其特征在于：所述s5中，启动红外测温仪(5)，实时显示工件(10)表面温度。

10.根据权利要求6所述的一种稀土金属激光熔凝用气氛控制方法，其特征在于：还包括s6：熔凝处理完成后，关闭相应电源，打开容器(2)顶盖，取出工件(10)。

技术总结一种稀土金属激光熔凝用气氛控制装置，包括控制箱、容器，控制箱连接旋转电机，从而控制旋转电机，旋转电机位于容器内部，且旋转电机连接夹具，夹具夹持工件；容器顶部开有高透光率激光玻璃，容器侧面安装真空接头。一种稀土金属激光熔凝用气氛控制方法，包括以下步骤：S1：打开连接卡扣，用手抓持握把，取下容器顶盖；S2：将工件手动安装在夹具上后，盖上容器顶盖；S3：若需要在真空条件下实施激光熔凝作业，则通过真空接头对容器进行抽真空操作；S4：启动激光器，操纵激光头至容器正上方高透光率激光玻璃位置；S5：打开控制箱电源，调节旋转电机转速。技术研发人员：雷震,李鸿亚,李艳虎,李文腾,华强,张丽,庞丽琴,张学舟,祁文文受保护的技术使用者：中核四0四有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11