RU2618287C2 - Method of laser treatment of article (versions) and device for its implementation (versions) - Google Patents

Method of laser treatment of article (versions) and device for its implementation (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2618287C2
RU2618287C2 RU2015132566A RU2015132566A RU2618287C2 RU 2618287 C2 RU2618287 C2 RU 2618287C2 RU 2015132566 A RU2015132566 A RU 2015132566A RU 2015132566 A RU2015132566 A RU 2015132566A RU 2618287 C2 RU2618287 C2 RU 2618287C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electromagnetic
laser
product
laser beam
nozzle
Prior art date
Application number
RU2015132566A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015132566A (en
Inventor
Альберт Харисович Гильмутдинов
Андрей Игоревич Горунов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2015132566A priority Critical patent/RU2618287C2/en
Publication of RU2015132566A publication Critical patent/RU2015132566A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2618287C2 publication Critical patent/RU2618287C2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/144—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing particles, e.g. powder

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to method of laser surfacing on article (versions) and device for its implementation (versions). Surfacing is performed using inert gas and powder filler. According to first version, simultaneously with melting of workpiece surface by laser beam it is subjected to ultrasonic vibrations, electromagnetic or magnetic fields. According to second version, simultaneously with melting of workpiece surface by laser beam it is exposed to electromagnetic or magnetic fields. Device has laser unit, nozzle body and insert with central through channel for laser beam installed in it with annular gap, nozzle for supply of alloying elements in annular gap, additional branch pipe for protective gas supply in central through channel of insert mounted perpendicular to axis of housing, drive system for relative movement of housing relative to surface of table, serving for placement of workpiece on table. According to first version, proposed device comprises ultrasonic generator, electromagnetic antenna, generator of electromagnetic or magnetic fields arranged below outlet of annular gap of housing. According to second version, proposed device comprises electromagnetic antenna, generator of electromagnetic or magnetic fields arranged below outlet of annular gap of housing.
EFFECT: technical result consists in improvement of quality of formed coating on article.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам и способам лазерной наплавки и может быть использовано при наплавке различных материалов лазерным излучением и при выращивании изделий из металлов с применением порошковых материалов.The invention relates to devices and methods for laser surfacing and can be used for surfacing various materials with laser radiation and for growing metal products using powder materials.

Известен способ восстановления изделий из титановых сплавов, включающий подачу порошкового присадочного материала на основе титана и дальнейшее его оплавление лазерным лучом, причем подачу порошкового присадочного материала осуществляют непосредственно в зону воздействия коаксиально лазерному лучу, при этом устанавливают мощность лазерного излучения 4800-5000 Вт, скорость наплавки 800-1000 мм/мин и расход присадочного материала 45-51 г/мин (см. патент RU № 2509640, кл. C1, B23K 26/34, B23P 6/04, 20.03.2014).A known method of recovering products from titanium alloys, comprising supplying a powder filler material based on titanium and further melting it with a laser beam, wherein the supply of powder filler material is carried out directly into the zone of exposure to a coaxial laser beam, wherein the laser radiation power is set to 4800-5000 W, surfacing speed 800-1000 mm / min and the consumption of filler material 45-51 g / min (see patent RU No. 2509640, CL C1, B23K 26/34, B23P 6/04, 03/20/2014).

Известно устройство для нанесения металлического покрытия на детали, содержащее бункер для подачи металлического материала и канал, через который подводящий частицы поток газа направляется на обрабатываемый участок (см. патент ФРГ № 3011022, кл. B23K 26/00, 1981). Недостатком известного устройства является зависимость качества нанесения покрытия от направления взаимного перемещения подложки и луча лазера из-за одностороннего подвода порошкового наплавляемого материала (см. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989, с. 281-289).A device for applying a metal coating to parts containing a hopper for supplying metal material and a channel through which a particle supplying gas stream is directed to the treated area (see Germany patent No. 3011022, class B23K 26/00, 1981). A disadvantage of the known device is the dependence of the quality of the coating on the direction of mutual movement of the substrate and the laser beam due to the one-sided supply of powder deposited material (see Grigoryants AG Fundamentals of laser processing of materials. M .: Mashinostroenie, 1989, p. 281-289) .

Известен способ поверхностной термической обработки металлов лазерным оплавлением, при котором осуществляют управление скоростью гидродинамического перемешивания расплава в зоне оплавления, воздействуют при оплавлении на обрабатываемую поверхность переменным электромагнитным полем, напряженность которого выше значения, соответствующего магнитному насыщению обрабатываемого материала в объеме расплава, при этом плоскость силовых линий магнитной индукции устанавливают перпендикулярно направлению движения расплава (См. патент RU 2238986, кл. C1, C21D 1/09, C21D 1/04, C21D 9/22, 27.10.2004).A known method of surface heat treatment of metals by laser fusion, in which the rate of hydrodynamic mixing of the melt in the fusion zone is controlled, is influenced by an alternating electromagnetic field during fusion, the intensity of which is higher than the value corresponding to the magnetic saturation of the processed material in the melt volume, while the plane of the lines of force magnetic induction set perpendicular to the direction of motion of the melt (See patent RU 22 38986, CL C1, C21D 1/09, C21D 1/04, C21D 9/22, 10.27.2004).

Известно устройство поверхностной термической обработки металлов, содержащее соленоид, установленный таким образом, чтобы при обработке лучом плоскость силовых линий магнитной индукции была параллельна обрабатываемой поверхности. (См. патент RU 2238986, кл. C1, C21D 1/09, C21D 1/04, C21D 9/22, 27.10.2004).A device is known for surface heat treatment of metals, containing a solenoid mounted in such a way that, when beam processing, the plane of the lines of magnetic induction is parallel to the surface being treated. (See patent RU 2238986, class C1, C21D 1/09, C21D 1/04, C21D 9/22, 10.27.2004).

Недостатком указанного способа является то, что линии магнитной индукции устанавливаются только перпендикулярно направлению движения расплава, что уменьшает возможность целенаправленного формирования структуры в процессе кристаллизации.The disadvantage of this method is that the lines of magnetic induction are set only perpendicular to the direction of motion of the melt, which reduces the possibility of targeted formation of the structure during crystallization.

Известен способ, включающий расплавление металла, его кристаллизацию и ультразвуковую обработку, которую ведут с возбуждением знакопеременных напряжений не менее предела текучести обрабатываемого материала. При этом при первом варианте осуществления способа ультразвуковую обработку проводят при кристаллизации слитка, а при втором - после окончания кристаллизации слитка, в процессе его охлаждения (См. патент RU 2102183 C1 B22D 27/08, 20.01.1998).A known method, including the melting of the metal, its crystallization and ultrasonic treatment, which is carried out with the excitation of alternating stresses not less than the yield strength of the processed material. In this case, in the first embodiment of the method, ultrasonic treatment is carried out during crystallization of the ingot, and in the second, after the crystallization of the ingot is completed, during its cooling (See patent RU 2102183 C1 B22D 27/08, 01/20/1998).

Известно устройство для обработки технически чистого металла (См. патент RU 2102183 C1 B22D 27/08, 20.01.1998), содержащее индукционную печь и металлическую форму, которая имеет ультразвуковую колебательную систему с волноводами, установленными в отверстия стенки формы, подключенные к источнику питания.A device is known for processing technically pure metal (See patent RU 2102183 C1 B22D 27/08, 01/20/1998), containing an induction furnace and a metal mold, which has an ultrasonic oscillatory system with waveguides installed in the openings of the mold wall, connected to a power source.

Недостатком указанного способа является то, что его осуществление ограничено обработкой только технически чистых сплавов. Отсутствует возможность обработки металла в процессе выплавки и разливки.The disadvantage of this method is that its implementation is limited to the processing of only technically pure alloys. There is no possibility of metal processing during the smelting and casting process.

Известен способ обработки расплавленных сплавов электромагнитными полями, включающий воздействие на обрабатываемый сплав магнитным полем направленной антенны, причем на направленную антенну подают электрический сигнал, имеющий спектр белого шума в диапазоне частот 105-109 Гц, при этом электрический сигнал модулируют собственными частотами модификаторов данного сплава в указанном диапазоне частот (RU 2403126 C1, B22D 27/02 (2006.01) 10.11.2010).A known method of processing molten alloys by electromagnetic fields, including exposure to the alloy to be processed by the magnetic field of a directional antenna, wherein the directional antenna is supplied with an electric signal having a white noise spectrum in the frequency range 105-109 Hz, while the electric signal is modulated by the natural frequencies of the modifiers of this alloy in the specified frequency range (RU 2403126 C1, B22D 27/02 (2006.01) 10.11.2010).

Известно устройство обработки расплавленных сплавов электромагнитными полями, содержащее направленную антенну, снабженную генератором электрического сигнала, имеющего спектр белого шума в диапазоне частот 105-109 Гц, и модулятором шумового сигнала с собственными частотами модификаторов данного сплава в диапазоне частот 105-109 Гц, вход которого подключен к генератору электрического сигнала, а выход - к направленной антенне.A device for processing molten alloys by electromagnetic fields is known, comprising a directional antenna equipped with an electric signal generator having a white noise spectrum in the frequency range 10 5 -10 9 Hz, and a noise signal modulator with natural frequencies of modifiers of this alloy in the frequency range 10 5 -10 9 Hz whose input is connected to an electric signal generator, and the output to a directional antenna.

Известен способ обработки электромагнитными полями расплавленных материалов, при помощи которого осуществляется электромагнитное перемешивание жидкой сердцевины слитков и заготовок (патент РФ 2156672, опубл. 27.09.2000 г.). Изготовление при помощи этого устройства отливок с измельченной структурой и повышенной прочностью достигается путем подбора конфигурации индуктора и частоты колебаний магнитного поля.A known method of processing electromagnetic fields of molten materials, by which electromagnetic mixing of the liquid core of ingots and billets is carried out (RF patent 2156672, publ. 09.27.2000). The manufacture of castings with a ground structure and increased strength using this device is achieved by selecting the configuration of the inductor and the frequency of oscillations of the magnetic field.

Недостатком известного способа и устройства является то, что обработка расплавленного материала не производится в процессе его расплавления и разливки.The disadvantage of this method and device is that the processing of molten material is not performed in the process of its melting and casting.

Известно устройство для обработки электромагнитными полями расплавленных материалов, при помощи которого осуществляется электромагнитное перемешивание жидкой сердцевины слитков и заготовок (патент РФ 2156672, опубл. 27.09.2000 г.). Устройство содержит специальный индуктор, расположенный близи литейной формы, предназначенный для создания в зоне отливки вращающегося винтового магнитного поля. Устройство содержит магнитопровод, состоящий из отдельных стержней с расположенными на них катушками. Катушки выполнены однослойными и размещены в нижнем и верхнем уровнях. Катушки одного уровня включены встречно между собой, а в разных уровнях смещены относительно друг друга на половину активной длины и сдвинуты на 90°. Катушки в обоих уровнях могут быть выполнены с одинаковой активной длиной.A device is known for processing molten materials by electromagnetic fields, by means of which electromagnetic mixing of the liquid core of ingots and billets is carried out (RF patent 2156672, publ. September 27, 2000). The device contains a special inductor located near the mold, designed to create a rotating helical magnetic field in the casting zone. The device contains a magnetic circuit, consisting of individual rods with coils located on them. Coils are made single-layer and placed in the lower and upper levels. Coils of the same level are turned on one against the other, and at different levels are offset relative to each other by half the active length and shifted by 90 °. Coils in both levels can be made with the same active length.

Недостатком известного способа и устройства является невозможность его универсального применения и сложность, что объясняется необходимостью изготовления специализированного индуктора для каждой разновидности продукции в соответствии с конструкцией литейной формы, применяемой технологией заливки и производственными условиями.The disadvantage of this method and device is the impossibility of its universal application and complexity, which is explained by the need to manufacture a specialized inductor for each variety of products in accordance with the design of the mold used by the casting technology and production conditions.

Известен способ нанесения и оценки качества газоплазменного напыления защитного покрытия, состоящий в том, что процесс газоплазменного напыления локальных площадок, включающий подготовительные операции и непосредственно процесс газоплазменного напыления порошкообразными компонентами в режиме управляемого потока витания расплавленных частиц на подогретую подложку и/или изделие, отличающийся тем, что выполняют предварительные операции, состоящие из механической и электролитической очистки приповерхностного слоя изделий и/или подложки, при этом зону нанесения покрытия разогревают от 250 до 420°C и направляют сконцентрированный поток компонентов интерметаллидной фазы слоя покрытия в виде компоненты Ni 3AL под острым углом распыления, при этом под площадками зон газоплазменного напыления создают поворотное реверсивное магнитное поле, которым кореллируют переменные по высоте сетчатые слои залегания осаждающихся и распределяемых магнитным полем витающих частиц, скорость укладки которых зависит от свойств магнитной системы (RU 2003133087 А, МПК C23C 4/12, 10.05.2005).There is a method of applying and evaluating the quality of gas-plasma spraying of a protective coating, which consists in the fact that the gas-plasma spraying of local sites, including preparatory operations and the direct process of gas-plasma spraying with powdery components in the controlled flow mode of the flow of molten particles onto a heated substrate and / or product, characterized in that they perform preliminary operations consisting of mechanical and electrolytic cleaning of the surface layer of products and / or under burns, while the coating zone is heated from 250 to 420 ° C and the concentrated stream of components of the intermetallic phase of the coating layer is directed in the form of a Ni 3AL component at an acute spray angle, while under the areas of the gas-plasma spraying zones, a rotational reversible magnetic field is created, which correlates with the height of the mesh layers of the deposited and distributed by the magnetic field of the soaring particles, the laying speed of which depends on the properties of the magnetic system (RU 2003133087 A, IPC C23C 4/12, 05/10/2005).

Известно устройство, содержащее приспособление для создания сконцентрированного потока компонентов интерметаллидной фазы, а также устройство, осуществляющее поворотное реверсивное магнитное поле (RU 2003133087 A, МПК C23C 4/12, 10.05.2005).A device is known that contains a device for creating a concentrated flow of components of the intermetallic phase, as well as a device that performs a rotary reversible magnetic field (RU 2003133087 A, IPC C23C 4/12, 05/10/2005).

Недостатком указанного способа и устройства является то, что нанесение покрытия ограничивается только использованием интерметаллидной фазы слоя покрытия в виде компоненты Ni3AL. Приграничная переходная зона от поверхности изделия и слоя покрытия создается только диффузионным характером внедрения раскаленных витающих частиц компоненты Ni3Al, отсутствует возможность оплавления.The disadvantage of this method and device is that the coating is limited only by the use of the intermetallic phase of the coating layer in the form of a component of Ni 3 AL. The border transition zone from the surface of the product and the coating layer is created only by the diffusion nature of the introduction of red-hot floating particles of the Ni 3 Al component, there is no possibility of melting.

Наиболее близким к предлагаемому способу лазерной обработки изделия, по его двум вариантам, является способ лазерной наплавки изделия, описанный в патенте RU №2031764 C1, B23K 26/00, опубликованном 27.03.1995 г., который заключается в том, что осуществляют подачу порошкового присадочного материала и инертного защитного газа на поверхность обрабатываемого изделия с одновременным его оплавлением лазерным лучом, а также осуществляют относительное перемещение обрабатываемого изделия относительно луча лазера в процессе обработки изделия.Closest to the proposed method of laser processing of the product, according to its two variants, is the method of laser surfacing of the product described in patent RU No. 2031764 C1, B23K 26/00, published 03/27/1995, which consists in the filing of a powder filler material and inert protective gas to the surface of the workpiece with its simultaneous fusion with a laser beam, and also carry out relative movement of the workpiece relative to the laser beam during processing of the product.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству для лазерной обработки изделия, по его двум вариантам, является устройство для лазерной наплавки, которое содержит корпус и установленную в нем вставку с центральным отверстием для прохода лазерного луча и патрубок для подачи легирующих элементов.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device for laser processing of the product, in its two variants, is a device for laser cladding, which contains a housing and an insert installed in it with a central hole for the passage of the laser beam and a pipe for supplying alloying elements.

Вставка установлена в корпусе с кольцевым зазором для подачи через него порошкообразных материалов в зону обработки из патрубка, установленного перпендикулярно оси сопла. При этом срез вставки размещен относительно среза корпуса на 0,1-0,7 диаметра сопла. Патрубок установлен в верхней части корпуса и служит для подачи защитного газа.The insert is installed in a housing with an annular gap for feeding powdered materials through it to the treatment zone from a nozzle mounted perpendicular to the axis of the nozzle. In this case, the insert slice is placed relative to the body cut by 0.1-0.7 nozzle diameters. The nozzle is installed in the upper part of the housing and serves to supply protective gas.

Через отверстие в корпусе сопла и отверстие вставки лазерный луч направляют в зону обработки, а через патрубок в кольцевую полость между корпусом и вставкой подают порошкообразный материал, при этом луч неподвижен, а деталь с наплавляемым материалом перемещается, патент RU №2031764 C1, B23K 26/00, опубликованный 27.03.1995 г.Through the hole in the nozzle body and the insert hole, the laser beam is directed into the processing zone, and powdery material is fed through the nozzle into the annular cavity between the body and the insert, while the beam is stationary, and the part with the deposited material moves, patent RU No. 2031764 C1, B23K 26 / 00 published March 27, 1995

Недостатком описанного выше способа для лазерной наплавки изделия и устройства для его реализации является невысокое качество формируемого покрытия в связи со структурной неоднородностью.The disadvantage of the above method for laser surfacing of the product and device for its implementation is the low quality of the formed coating due to structural heterogeneity.

Технический результат предлагаемого способа лазерной наплавки покрытия на изделие, по его двум вариантам, и устройства для его осуществления, по его двум вариантам, заключается в повышении качества формируемого покрытия на изделии.The technical result of the proposed method for laser surfacing of the coating on the product, according to its two options, and the device for its implementation, according to its two options, is to improve the quality of the formed coating on the product.

Технический результат в способе лазерной наплавки покрытия на изделие, по его первому варианту, включающем подачу направленного потока порошкового присадочного материала и инертного защитного газа на поверхность обрабатываемого изделия с одновременным расплавлением его лазерным лучом и перемещением обрабатываемого изделия относительно лазерного луча, достигается тем, что в процессе наплавки поверхность изделия подвергают воздействию ультразвуковых колебаний и электромагнитного или магнитного поля, при этом направленный поток порошкообразных легирующих материалов формируют с помощью электромагнитного или магнитного поля.The technical result in the method of laser surfacing of the coating on the product, according to its first embodiment, comprising supplying a directed flow of powder filler material and an inert protective gas to the surface of the workpiece, while melting it with a laser beam and moving the workpiece relative to the laser beam, is achieved by the fact that in the process surfacing the surface of the product is subjected to ultrasonic vibrations and electromagnetic or magnetic fields, while the directed flow along oshkoobraznyh alloying materials formed by an electromagnetic or magnetic field.

Технический результат в способе лазерной наплавки покрытия на изделие, по его второму варианту, включающем подачу направленного потока порошкового присадочного материала и инертного защитного газа на поверхность обрабатываемого изделия с одновременным расплавлением его лазерным лучом и перемещением обрабатываемого изделия относительно лазерного луча, достигается тем, что в процессе наплавки поверхность изделия подвергают воздействию электромагнитного или магнитного поля, при этом направленный поток порошкообразных легирующих материалов формируют с помощью электромагнитного или магнитного поля.The technical result in the method of laser surfacing of the coating on the product, according to its second embodiment, comprising supplying a directed flow of powder filler material and an inert protective gas to the surface of the workpiece with its simultaneous melting by the laser beam and moving the workpiece relative to the laser beam, is achieved by the fact that in the process surfacing the surface of the product is exposed to electromagnetic or magnetic fields, while the directed flow of powder alloying materials terials form using an electromagnetic or magnetic field.

Технический результат в устройстве для лазерной наплавки покрытия на изделие, по его первому варианту, содержащем лазерный блок, корпус сопла и установленную в нем с кольцевым зазором вставку с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча, патрубок, для подачи легирующих элементов в кольцевой зазор и дополнительный патрубок для подачи инертного защитного газа в центральный проходной канал вставки, установленный перпендикулярно оси корпуса сопла, достигается тем, что оно снабжено столиком для размещения изделия, системой приводов для взаимного перемещения корпуса сопла относительно поверхности столика для размещения изделия, ультразвуковым генератором, генератором электромагнитного или магнитного поля и электромагнитной антенной, при этом ультразвуковой генератор, электромагнитная антенна и генератор электромагнитного или магнитного поля расположены ниже корпуса сопла.The technical result in a device for laser surfacing of a coating on a product, according to its first embodiment, comprising a laser unit, a nozzle body and an insert with a central passage for installing a laser beam in it with an annular gap, a nozzle for supplying alloying elements to the annular gap and an additional a pipe for supplying an inert protective gas to the central passage channel of the insert, mounted perpendicular to the axis of the nozzle body, is achieved by the fact that it is equipped with a table for placing the product, a system of Ivodov for mutual movement of the nozzle body relative to the surface of the table for placing the product, an ultrasonic generator, an electromagnetic or magnetic field generator and an electromagnetic antenna, while an ultrasonic generator, an electromagnetic antenna and an electromagnetic or magnetic field generator are located below the nozzle body.

Технический результат в устройстве для лазерной наплавки покрытия на изделие, по его второму варианту, содержащем лазерный блок, корпус сопла и установленную в нем с кольцевым зазором вставку с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча, патрубок для подачи легирующих элементов в кольцевой зазор и дополнительный патрубок для подачи инертного защитного газа в центральный проходной канал вставки, установленный перпендикулярно оси корпуса сопла, достигается тем, что оно снабжено столиком для размещения изделия, системой приводов для взаимного перемещения корпуса сопла относительно поверхности столика для размещения изделия, генератором электромагнитного или магнитного поля и электромагнитной антенной, при этом электромагнитная антенна и генератор электромагнитного или магнитного поля расположены ниже корпуса сопла.The technical result in the device for laser surfacing of the coating on the product, according to its second variant, comprising a laser unit, a nozzle body and an insert with a central passage for passing the laser beam, a nozzle for supplying alloying elements to the annular gap and an additional nozzle mounted therein with an annular gap for supplying an inert protective gas to the central passage of the insert, mounted perpendicular to the axis of the nozzle body, is achieved by the fact that it is equipped with a table for placing the product, a system of vodov for mutual movement of the housing relative to the nozzle surface of the table for placing the article, the electromagnetic generator or the magnetic field and electromagnetic antenna, the antenna and the electromagnetic generator of the electromagnetic or magnetic field placed below the nozzle body.

Введенные признаки в предлагаемый способ, по его первому варианту, то, что одновременно с оплавлением лазерным лучом поверхность обрабатываемого изделия подвергают воздействию ультразвуковых колебаний и электромагнитных полей, и введенные признаки для предлагаемого устройства для реализации способа, по его первому варианту, то, что ниже выходного отверстия кольцевого зазора снаружи к корпусу закреплены ультразвуковой генератор, генератор магнитных полей, электромагнитная антенна и система приводов, а также обеспечивают возможность получения высокодисперсной структуры и равномерного распределения неметаллических включений в обрабатываемых изделиях, что в итоге позволяет расширить технологические возможности по сравнению с известным способом и известным устройством.The introduced features in the proposed method, according to its first embodiment, is that simultaneously with the laser beam fusion, the surface of the workpiece is exposed to ultrasonic vibrations and electromagnetic fields, and the introduced features for the proposed device for implementing the method, according to its first embodiment, are lower than the output an ultrasonic generator, a magnetic field generator, an electromagnetic antenna and a drive system are fixed to the holes of the annular gap outside the housing; obtaining a highly dispersed structure and uniform distribution of non-metallic inclusions in the processed products, which ultimately allows you to expand technological capabilities compared with the known method and the known device.

Введенные признаки в предлагаемый способ, по его второму варианту, то, что одновременно с оплавлением лазерным лучом поверхность обрабатываемого изделия подвергают воздействию электромагнитных полей, и введенные признаки для предлагаемого устройства для реализации способа, по его второму варианту, то, что ниже выходного отверстия кольцевого зазора снаружи к корпусу закреплен генератор магнитных полей, электромагнитная антенна и система приводов, а также обеспечивают возможность получения высокодисперсной структуры и равномерного распределения неметаллических включений в обрабатываемых изделиях, что в итоге позволяет расширить технологические возможности по сравнению с известным способом и известным устройством.The introduced features in the proposed method, in its second embodiment, is that simultaneously with the laser beam fusion, the surface of the workpiece is exposed to electromagnetic fields, and the introduced features for the proposed device for implementing the method, in its second embodiment, are lower than the outlet of the annular gap a magnetic field generator, an electromagnetic antenna and a drive system are fixed to the outside of the housing, and they also provide the possibility of obtaining a finely dispersed structure and uniform spredeleniya nonmetallic inclusions in the processed product, with the result that expands the technological possibilities compared with the known method and the known device.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для лазерной обработки изделия, по его первому варианту, для осуществления предлагаемого способа с подачей легирующих материалов, по его первому варианту.In FIG. 1 schematically shows a device for laser processing of the product, according to its first embodiment, for implementing the proposed method with the supply of alloying materials, according to its first embodiment.

На фиг. 2 схематически изображено устройство для лазерной обработки изделия, по его второму варианту, для осуществления предлагаемого способа с подачей легирующих материалов, по его второму варианту.In FIG. 2 schematically shows a device for laser processing of the product, according to its second embodiment, for implementing the proposed method with the supply of alloying materials, according to its second embodiment.

Устройство для лазерной обработки изделия, по его первому варианту, (фиг. 1) содержит сопло, содержащее корпус 1 и установленную в нем вставку 2 с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча. Вставка 2 установлена в корпусе 1 с кольцевым зазором 3 для подачи через него порошкообразных легирующих материалов в зону обработки 4 из патрубка 5, установленного перпендикулярно оси корпуса 1. Корпус 1 снабжен также дополнительным патрубком 6, установленным перпендикулярно оси корпуса 1 сопла в верхней части корпуса 1 для подачи в зону обработки 4 инертного защитного газа. Ниже выходного отверстия 7 кольцевого зазора корпуса 3 распложен генератор электромагнитных полей 8, наводящий магнитные поля, изображенные на чертеже в виде стрелок. Устройство для лазерной обработки изделия также содержит ультразвуковой генератор 9, электромагнитную антенну 10, расположенные ниже корпуса сопла 1. Там же расположен рабочий столик 11, на котором располагается обрабатываемое изделие 12. Столик 11 установлен с возможностью изменения своего положения в пяти координатах. Выше входного отверстия корпуса 1 установлен лазерный блок 13, луч которого 14 направляют непосредственно в зону обработки 4 обрабатываемого изделия 12 посредством волоконного кабеля. Устройство для лазерной обработки изделия содержит также систему приводов для взаимного перемещения корпуса относительно поверхности обрабатываемого изделия, размещенного на столике, которая на чертеже не показана.The device for laser processing of the product, according to its first embodiment, (Fig. 1) contains a nozzle comprising a housing 1 and an insert 2 installed therein with a central passage channel for the passage of the laser beam. The insert 2 is installed in the housing 1 with an annular gap 3 for supplying powdered alloying materials through it to the treatment zone 4 from the pipe 5 mounted perpendicular to the axis of the housing 1. The housing 1 is also equipped with an additional pipe 6 installed perpendicular to the axis of the nozzle housing 1 in the upper part of the housing 1 for supplying 4 inert protective gas to the treatment zone. Below the outlet 7 of the annular gap of the housing 3 is a generator of electromagnetic fields 8, inducing magnetic fields, shown in the drawing in the form of arrows. The device for laser processing of the product also contains an ultrasonic generator 9, an electromagnetic antenna 10 located below the nozzle body 1. There is also a working table 11 on which the workpiece 12 is located. The table 11 is installed with the possibility of changing its position in five coordinates. Above the inlet of the housing 1, a laser unit 13 is installed, the beam of which 14 is sent directly to the processing zone 4 of the workpiece 12 through a fiber cable. The device for laser processing of the product also contains a drive system for mutual movement of the housing relative to the surface of the workpiece placed on a table, which is not shown in the drawing.

Устройство для лазерной обработки изделия, по его второму варианту, (фиг. 2) содержит сопло, содержащее корпус 1 и установленную в нем вставку 2 с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча. Вставка 2 установлена в корпусе 1 с кольцевым зазором 3 для подачи через него порошкообразных легирующих материалов в зону обработки 4 из патрубка 5, установленного перпендикулярно оси корпуса 1. Корпус 1 снабжен также дополнительным патрубком 6, установленным перпендикулярно оси корпуса 1 сопла в верхней части корпуса 1 для подачи в зону обработки 4 инертного защитного газа. Ниже выходного отверстия 7 кольцевого зазора корпуса 3 распложен генератор электромагнитных полей 8, наводящий магнитные поля, изображенные на чертеже в виде стрелок. Устройство для лазерной обработки изделия также содержит электромагнитную антенну 10, расположенную ниже корпуса сопла 1. Там же расположен рабочий столик 11, на котором располагается обрабатываемое изделие 12. Столик 11 установлен с возможностью изменения своего положения в пяти координатах. Выше входного отверстия корпуса 1 установлен лазерный блок 13, луч которого 14 направляют непосредственно в зону обработки 4 обрабатываемого изделия 12 посредством волоконного кабеля. Устройство для лазерной обработки изделия содержит также систему приводов для взаимного перемещения корпуса относительно поверхности обрабатываемого изделия, размещенного на столике, которая на чертеже не показана.The device for laser processing of the product, according to its second embodiment (Fig. 2), comprises a nozzle comprising a housing 1 and an insert 2 installed therein with a central passage channel for the passage of the laser beam. The insert 2 is installed in the housing 1 with an annular gap 3 for supplying powdered alloying materials through it to the treatment zone 4 from the pipe 5 mounted perpendicular to the axis of the housing 1. The housing 1 is also equipped with an additional pipe 6 installed perpendicular to the axis of the nozzle housing 1 in the upper part of the housing 1 for supplying 4 inert protective gas to the treatment zone. Below the outlet 7 of the annular gap of the housing 3 is a generator of electromagnetic fields 8, inducing magnetic fields, shown in the drawing in the form of arrows. The device for laser processing of the product also contains an electromagnetic antenna 10 located below the nozzle body 1. There is also a work table 11 on which the workpiece 12 is located. The table 11 is installed with the possibility of changing its position in five coordinates. Above the inlet of the housing 1, a laser unit 13 is installed, the beam of which 14 is sent directly to the processing zone 4 of the workpiece 12 by means of a fiber cable. The device for laser processing of the product also contains a drive system for mutual movement of the housing relative to the surface of the workpiece placed on a table, which is not shown in the drawing.

Для обоих вариантов предлагаемого устройства система приводов для взаимного перемещения корпуса относительно поверхности обрабатываемого изделия, размещенного на столике, может быть выполнена в виде робота, аналог которого описан в патенте (US 20110072930 A1, 31.03.2011).For both variants of the proposed device, the drive system for mutual movement of the housing relative to the surface of the workpiece placed on the table can be made in the form of a robot, an analog of which is described in the patent (US 20110072930 A1, 03/31/2011).

В примере конкретной реализации в обоих вариантах устройство содержит генератор электромагнитных полей 8.In an example of a specific implementation, in both embodiments, the device comprises an electromagnetic field generator 8.

Электромагнитные поля воздействуют на поверхность обрабатываемого изделия, так же как и магнитные, в связи с тем, что они представляют собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определенных условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля. Устройством для создания магнитных полей является установка постоянного магнита, расположенная ниже корпуса сопла.Electromagnetic fields act on the surface of the workpiece, as well as magnetic, due to the fact that they are a combination of electric and magnetic fields that can, under certain conditions, generate each other, and in fact are one entity, formalized through the tensor electromagnetic field. A device for creating magnetic fields is the installation of a permanent magnet located below the nozzle body.

Рассмотрим осуществление способа лазерной обработки изделия, по его первому варианту, и работу устройства для его осуществления по его первому варианту. Перед началом осуществления предлагаемого способа лазерной обработки изделия обрабатываемое изделие 12 размещают на столике 11, включают подачу легирующих материалов, включают подачу инертного защитного газа, включают лазерный блок 13, имеющий волоконный кабель, закрепленный в центральном проходном канале корпуса 1, включают генератор электромагнитных полей 8, ультразвуковой генератор 9 и электромагнитную антенну 10, фокус которой должен быть расположен в зоне обработки 4 обрабатываемого изделия 12. Через центральный проходной канал вставки 2 лазерный луч 14 направляют в зону обработки 4. Через патрубок 5 в полость между корпусом 1 сопла и вставкой 2 подают порошковый наплавляемый материал (например, самофлюсующийся или несамофлюсующийся) с инертным защитным газом и через дополнительный патрубок 6 одновременно подают инертный защитный газ (гелий, азот или аргон). Подача наплавляемого материала в кольцевой зазор 3 обеспечивает плавление порошка непосредственно в зоне обработки 4. В центральный проходной канал вставки 2 подают инертный защитный газ (гелий, азот или аргон) для защиты элементов фокусирующей оптики от частиц наплавляемого материала. Одновременно включают генератор электромагнитных полей 8. Лазерная наплавка осуществляется по схеме: неподвижный лазерный луч 13 - перемещаемое обрабатываемое изделие 11. Одновременно с включением лазерного излучения включается ультразвуковой генератор 9 и излучение от электромагнитной антенны 10 фокусируют на обрабатываемой поверхности изделия 12. Столик 11 одновременно с обрабатываемым изделием 12 - перемещают относительно лазерного луча 14 за счет системы приводов, которая на чертеже не показана. Зона обработки 4 изделия 12 - это место пересечения лазерного луча 14 и подаваемого присадочного порошкового материала на поверхности изделия 12.Consider the implementation of the method of laser processing of the product, according to its first embodiment, and the operation of the device for its implementation according to its first embodiment. Before starting the implementation of the proposed method of laser processing of the product, the workpiece 12 is placed on the table 11, include the supply of alloying materials, include the supply of an inert protective gas, include a laser unit 13 having a fiber cable fixed in the Central passage channel of the housing 1, include an electromagnetic field generator 8, an ultrasonic generator 9 and an electromagnetic antenna 10, the focus of which should be located in the processing zone 4 of the workpiece 12. Through the central passage channel and 2 the laser beam 14 is directed to the treatment zone 4. Through the nozzle 5 into the cavity between the nozzle body 1 and the insert 2, a powder deposited material (for example, self-fluxing or non-self-fluxing) is supplied with an inert protective gas and an inert protective gas (helium is simultaneously supplied through the additional nozzle 6 , nitrogen or argon). The filing of the deposited material in the annular gap 3 provides melting of the powder directly in the processing zone 4. An inert protective gas (helium, nitrogen, or argon) is supplied to the central passage of the insert 2 to protect the focusing optics from particles of the deposited material. At the same time, the electromagnetic field generator is turned on 8. Laser surfacing is carried out according to the scheme: a stationary laser beam 13 — a movable workpiece 11. At the same time as the laser radiation is turned on, an ultrasonic generator 9 is turned on and radiation from an electromagnetic antenna 10 is focused on the workpiece surface 12. The table 11 is simultaneously with the workpiece product 12 - is moved relative to the laser beam 14 due to the drive system, which is not shown in the drawing. The processing zone 4 of the product 12 is the intersection of the laser beam 14 and the supplied filler powder material on the surface of the product 12.

На металлическом столике 11 через выходное отверстие сопла послойно выращивают деталь 12 из порошкового присадочного материала, при этом поток частиц порошкового материала подают непосредственно в зону воздействия лазерного луча 14. Процесс происходит с использованием инертного защитного газа, что обеспечивает защиту обрабатываемого изделия 12 от окисления. При этом присадочный порошковый материал с защитным инертным газом подают к обрабатываемому изделию 12 под различными направлениями к лазерному лучу 14, которые задаются генератором электромагнитных полей 8. Частицы порошкового присадочного материала, доставляемые к обрабатываемому изделию 12, имеют высокую температуру вследствие взаимодействия с лазерным лучом 14. Под воздействием лазерного излучения происходит расплавление присадочного материала и послойное выращивание обрабатываемого изделия 12. Одновременно, в процессе обработки изделия 12 ультразвуковой генератор 9 воздействует на обрабатываемое изделие 12, создавая вибрации. При помощи направленной электромагнитной антенны 10, содержащей, например, двойную встречную тороидальную излучающую обмотку и криволинейный отражатель, которые не показаны на рисунке, формируют направленное электромагнитное излучение и фокусируют его (изображено пунктиром) на обрабатываемом изделии 12, а генератор электромагнитных полей 8 способствует направленному движению частиц порошковых легирующих элементов. Пример такой антенны представлен в патенте (RU 2403126 C1, B22D 27/02 (2006.01) 10.11.2010).On a metal table 11, a part 12 made of powder filler material is grown layer by layer through the nozzle outlet, and a stream of particles of powder material is fed directly into the zone of influence of the laser beam 14. The process occurs using an inert protective gas, which protects the workpiece 12 from oxidation. In this case, the additive powder material with a protective inert gas is supplied to the workpiece 12 under various directions to the laser beam 14, which are set by the electromagnetic field generator 8. The particles of the powder additive material delivered to the workpiece 12 have a high temperature due to interaction with the laser beam 14. Under the influence of laser radiation, the filler material is melted and the workpiece 12 is grown in layers. At the same time, during processing and Delia 12 ultrasonic generator 9 acts on the workpiece 12, creating a vibration. Using a directional electromagnetic antenna 10, containing, for example, a double oncoming toroidal emitting winding and a curved reflector, which are not shown in the figure, form directed electromagnetic radiation and focus it (dotted) on the workpiece 12, and the electromagnetic field generator 8 promotes directional movement particles of powder alloying elements. An example of such an antenna is presented in the patent (RU 2403126 C1, B22D 27/02 (2006.01) 10.11.2010).

После окончания процесса обработки изделия последовательно отключают лазерный блок 13, далее отключают подачу порошкового присадочного материала, затем отключают подачу инертного защитного газа, затем ультразвуковой генератор 9, генератор электромагнитных полей 8 и электромагнитную антенну 10.After the end of the product processing process, the laser unit 13 is sequentially turned off, then the powder filler material is turned off, then the inert protective gas supply is turned off, then the ultrasonic generator 9, the electromagnetic field generator 8 and the electromagnetic antenna 10 are turned off.

Рассмотрим осуществление способа лазерной обработки изделия, по его второму варианту, и работу устройства для его осуществления по его второму варианту. Перед началом осуществления предлагаемого способа лазерной обработки изделия, обрабатываемое изделие 12 размещают на столике 11, включают подачу легирующих материалов, включают подачу инертного защитного газа, включают лазерный блок 13, имеющий волоконный кабель, закрепленный в центральном проходном канале корпуса 1, включают генератор электромагнитных полей 8 и электромагнитную антенну 10, фокус которой должен быть расположен в зоне обработки 4 обрабатываемого изделия 12. Через центральный проходной канал вставки 2 лазерный луч 14 направляют в зону обработки 4. Через патрубок 5 в полость между корпусом 1 сопла и вставкой 2 подают порошковый наплавляемый материал (например, самофлюсующийся или несамофлюсующийся) с инертным защитным газом и через дополнительный патрубок 6 одновременно подают инертный защитный газ (гелий, азот или аргон). Подача наплавляемого материала в кольцевой зазор 3 обеспечивает плавление порошка непосредственно в зоне обработки 4. В центральный проходной канал вставки 2 подают инертный защитный газ (гелий, азот или аргон) для защиты элементов фокусирующей оптики от частиц наплавляемого материала. Одновременно включают генератор электромагнитных полей 8. Лазерная наплавка осуществляется по схеме: неподвижный лазерный луч 13 - перемещаемое обрабатываемое изделие 11. Одновременно с включением лазерного излучения, излучение от электромагнитной антенны 10 фокусируют на обрабатываемой поверхности изделия 12. Столик 11 одновременно с обрабатываемым изделием 12 перемещают относительно лазерного луча 14 за счет системы приводов, которая на чертеже не показана. Зона обработки 4 изделия 12 - это место пересечения лазерного луча 14 и подаваемого присадочного порошкового материала на поверхности изделия 12.Consider the implementation of the method of laser processing of the product, in its second embodiment, and the operation of the device for its implementation in its second embodiment. Before the implementation of the proposed method for laser processing of the product, the workpiece 12 is placed on the table 11, include the supply of alloying materials, include the supply of an inert protective gas, include a laser unit 13 having a fiber cable fixed in the Central passage channel of the housing 1, include an electromagnetic field generator 8 and an electromagnetic antenna 10, the focus of which should be located in the processing zone 4 of the workpiece 12. Through the Central passage channel of the insert 2 laser beam 14 direction t into the treatment zone 4. Through the nozzle 5 into the cavity between the nozzle body 1 and the insert 2, a powder deposited material (for example, self-fluxing or non-self-fluxing) is supplied with an inert protective gas and an inert protective gas (helium, nitrogen or argon) is simultaneously supplied through the additional nozzle 6 . The filing of the deposited material in the annular gap 3 provides melting of the powder directly in the processing zone 4. An inert protective gas (helium, nitrogen, or argon) is supplied to the central passage of the insert 2 to protect the focusing optics from particles of the deposited material. At the same time, the electromagnetic field generator is turned on 8. Laser surfacing is carried out according to the following scheme: a stationary laser beam 13 — a movable workpiece 11. At the same time that the laser radiation is turned on, radiation from an electromagnetic antenna 10 is focused on the workpiece surface 12. The table 11 is simultaneously moved relative to the workpiece 12 the laser beam 14 due to the drive system, which is not shown in the drawing. The processing zone 4 of the product 12 is the intersection of the laser beam 14 and the supplied filler powder material on the surface of the product 12.

На металлическом столике 11 через выходное отверстие сопла послойно выращивают деталь 12 из порошкового присадочного материала, при этом поток частиц порошкового материала подают непосредственно в зону воздействия лазерного луча 14. Процесс происходит с использованием инертного защитного газа, что обеспечивает защиту обрабатываемого изделия 12 от окисления. При этом присадочный порошковый материал с защитным инертным газом подают к обрабатываемому изделию 12 под различными направлениями к лазерному лучу 14, которые задаются генератором электромагнитных полей 8. Частицы порошкового присадочного материала, доставляемые к обрабатываемому изделию 12, имеют высокую температуру вследствие взаимодействия с лазерным лучом 14. Под воздействием лазерного излучения происходит расплавление присадочного материала и послойное выращивание обрабатываемого изделия 12. При помощи направленной электромагнитной антенны 10, содержащей, например, двойную встречную тороидальную излучающую обмотку и криволинейный отражатель, которые не показаны на рисунке, формируют направленное электромагнитное излучение и фокусируют его (изображено пунктиром) на обрабатываемом изделии 12, а генератор электромагнитных полей 8 способствует направленному движению частиц порошковых легирующих элементов. Пример такой антенны представлен в патенте (RU 2403126 C1, B22D 27/02 (2006.01) 10.11.2010).On a metal table 11, a part 12 made of powder filler material is grown layer by layer through the nozzle outlet, and a stream of particles of powder material is fed directly into the zone of influence of the laser beam 14. The process occurs using an inert protective gas, which protects the workpiece 12 from oxidation. In this case, the additive powder material with a protective inert gas is supplied to the workpiece 12 under various directions to the laser beam 14, which are set by the electromagnetic field generator 8. The particles of the powder additive material delivered to the workpiece 12 have a high temperature due to interaction with the laser beam 14. Under the influence of laser radiation, the fusion of the filler material and layer-by-layer growth of the workpiece 12 occurs. Using a directional electromagnet antenna 10, containing, for example, a double oncoming toroidal emitting winding and a curved reflector, which are not shown in the figure, form directed electromagnetic radiation and focus it (shown by a dotted line) on the workpiece 12, and the electromagnetic field generator 8 promotes the directional movement of the powder alloying particles elements. An example of such an antenna is presented in the patent (RU 2403126 C1, B22D 27/02 (2006.01) 10.11.2010).

После окончания процесса обработки изделия последовательно отключают лазерный блок 13, далее отключают подачу порошкового присадочного материала, затем отключают подачу инертного защитного газа, генератор электромагнитных полей 8 и электромагнитную антенну 10.After the end of the product processing process, the laser unit 13 is sequentially turned off, then the supply of powder filler material is turned off, then the inert protective gas supply, the electromagnetic field generator 8 and the electromagnetic antenna 10 are turned off.

Применение предлагаемого способа по его двум вариантам и устройства для его осуществления по его двум вариантам, по сравнению с прототипом, позволит повысить качество получаемого изделия за счет введения ультразвуковых колебаний (в первом его варианте), электромагнитных полей и обеспечить точность геометрии получаемых изделий за счет увеличения жидкотекучести наплавляемых материалов; повысить экономичность использования подаваемых порошковых легирующих элементов, а также обеспечить направленность их подачи в зону обработки изделия.The application of the proposed method in its two options and the device for its implementation in its two options, compared with the prototype, will improve the quality of the resulting product by introducing ultrasonic vibrations (in its first version), electromagnetic fields and ensure the accuracy of the geometry of the resulting products by increasing fluidity of deposited materials; to increase the efficiency of using the supplied powder alloying elements, as well as to ensure the focus of their supply to the processing zone of the product.

Claims (4)

1. Способ лазерной наплавки покрытия на изделие, включающий подачу направленного потока порошкового присадочного материала и инертного защитного газа на поверхность обрабатываемого изделия с одновременным расплавлением его лазерным лучом и перемещением обрабатываемого изделия относительно лазерного луча, отличающийся тем, что в процессе наплавки поверхность изделия подвергают воздействию ультразвуковых колебаний и электромагнитного или магнитного поля, при этом направленный поток порошкообразных легирующих материалов формируют с помощью электромагнитного или магнитного поля.1. The method of laser surfacing of the coating on the product, comprising supplying a directed flow of powder filler material and an inert protective gas to the surface of the workpiece with simultaneous melting of it with a laser beam and moving the workpiece relative to the laser beam, characterized in that the surface of the product is exposed to ultrasonic during the welding process oscillations and electromagnetic or magnetic fields, while a directed flow of powdered alloying materials form using an electromagnetic or magnetic field. 2. Способ лазерной наплавки покрытия на изделие, включающий подачу направленного потока порошкового присадочного материала и инертного защитного газа на поверхность обрабатываемого изделия с одновременным расплавлением его лазерным лучом и перемещением обрабатываемого изделия относительно лазерного луча, отличающийся тем, что в процессе наплавки поверхность изделия подвергают воздействию электромагнитного или магнитного поля, при этом направленный поток порошкообразных легирующих материалов формируют с помощью электромагнитного или магнитного поля.2. A method for laser surfacing of a coating on a product, comprising supplying a directed flow of powder filler material and an inert protective gas to the surface of the workpiece with simultaneous melting of it with a laser beam and moving the workpiece relative to the laser beam, characterized in that the surface of the product is exposed to electromagnetic radiation during surfacing or magnetic field, while a directed flow of powdered alloying materials is formed using electromagnetic or a magnetic field. 3. Устройство для лазерной наплавки покрытия на изделие, содержащее лазерный блок, корпус сопла и установленную в нем с кольцевым зазором вставку с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча, патрубок, для подачи легирующих элементов в кольцевой зазор и дополнительный патрубок для подачи инертного защитного газа в центральный проходной канал вставки, установленный перпендикулярно оси корпуса сопла, отличающееся тем, что оно снабжено столиком для размещения изделия, системой приводов для взаимного перемещения корпуса сопла относительно поверхности столика для размещения изделия, ультразвуковым генератором, генератором электромагнитного или магнитного поля и электромагнитной антенной, при этом ультразвуковой генератор, электромагнитная антенна и генератор электромагнитного или магнитного поля расположены ниже корпуса сопла.3. A device for laser surfacing of a coating on an article containing a laser unit, a nozzle body, and an insert with a central passage for installing a laser beam and a nozzle installed in it with an annular gap, a nozzle for supplying alloying elements to the annular gap, and an additional nozzle for supplying an inert protective gas in the Central passage channel of the insert, installed perpendicular to the axis of the nozzle body, characterized in that it is equipped with a table for placing the product, a drive system for mutual movement of the nozzle body and relative to the surface of the table for placing the product, an ultrasonic generator, an electromagnetic or magnetic field generator and an electromagnetic antenna, while an ultrasonic generator, an electromagnetic antenna and an electromagnetic or magnetic field generator are located below the nozzle body. 4. Устройство для лазерной наплавки покрытия на изделие, содержащее лазерный блок, корпус сопла и установленную в нем с кольцевым зазором вставку с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча, патрубок, для подачи легирующих элементов в кольцевой зазор и дополнительный патрубок для подачи инертного защитного газа в центральный проходной канал вставки, установленный перпендикулярно оси корпуса сопла, отличающееся тем, что оно снабжено столиком для размещения изделия, системой приводов для взаимного перемещения корпуса сопла относительно поверхности столика для размещения изделия, генератором электромагнитного или магнитного поля и электромагнитной антенной, при этом электромагнитная антенна и генератор электромагнитного или магнитного поля расположены ниже корпуса сопла.4. A device for laser surfacing of a coating on an article containing a laser unit, a nozzle body and an insert with a central passage for installing a laser beam and a nozzle installed in it with an annular gap, a nozzle for supplying alloying elements to the annular gap, and an additional nozzle for supplying an inert protective gas in the Central passage channel of the insert, installed perpendicular to the axis of the nozzle body, characterized in that it is equipped with a table for placing the product, a drive system for mutual movement of the nozzle body and relative to the surface of the table for placing the product, an electromagnetic or magnetic field generator and an electromagnetic antenna, while the electromagnetic antenna and the electromagnetic or magnetic field generator are located below the nozzle body.
RU2015132566A 2015-08-04 2015-08-04 Method of laser treatment of article (versions) and device for its implementation (versions) RU2618287C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132566A RU2618287C2 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Method of laser treatment of article (versions) and device for its implementation (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132566A RU2618287C2 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Method of laser treatment of article (versions) and device for its implementation (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015132566A RU2015132566A (en) 2017-02-09
RU2618287C2 true RU2618287C2 (en) 2017-05-03

Family

ID=58453678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015132566A RU2618287C2 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Method of laser treatment of article (versions) and device for its implementation (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618287C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669953C1 (en) * 2017-08-29 2018-10-17 Публичное акционерное общество "Региональный инжиниринговый центр промышленных лазерных технологий "КАИ - Лазер" Device for hybrid laser-acoustic creation of functional-gradient material
RU189306U1 (en) * 2018-10-16 2019-05-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Device for laser processing products
RU2697124C2 (en) * 2018-01-11 2019-08-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of laser treatment of article and device implementing thereof
CN110860808A (en) * 2019-12-06 2020-03-06 大连理工大学 Inductively coupled ultrasonic-assisted pulse laser welding device and method
RU2740687C2 (en) * 2019-05-24 2021-01-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of article restoration by laser-acoustic surfacing and device for its implementation
US11278963B2 (en) 2017-11-30 2022-03-22 The Boeing Company Microstructure refinement methods by melt pool stirring for additive manufactured materials
RU2789411C1 (en) * 2022-04-22 2023-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Method for welding materials in ultrasound fields and device implementing it
EP4121276A4 (en) * 2020-03-18 2024-03-27 Alejandro Martinez System and method of directed energy deposition using a sound field

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4429210A (en) * 1980-12-26 1984-01-31 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Heating device
JPS63183793A (en) * 1987-01-27 1988-07-29 Inoue Japax Res Inc Sliding face for sliding parts
RU2031764C1 (en) * 1991-06-27 1995-03-27 Научно-производственное объединение технологии автомобильной промышленности "НИИТавтопром" Nozzle for laser processing
US6511538B1 (en) * 1998-10-29 2003-01-28 Applied Materials, Inc. Film deposition method and apparatus for semiconductor devices
RU2283364C2 (en) * 2004-11-09 2006-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) Method of plasma spraying of coats
RU2010110782A (en) * 2010-03-22 2011-09-27 Общество с ограниченной ответственностью Вятское машиностроительное предприятие "Лазерная техника и технологии" (RU) METHOD OF LASER-PLASMA-ULTRASONIC STRENGTHENING OF THE SURFACE OF METALS AND THEIR ALLOYS

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4429210A (en) * 1980-12-26 1984-01-31 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Heating device
JPS63183793A (en) * 1987-01-27 1988-07-29 Inoue Japax Res Inc Sliding face for sliding parts
RU2031764C1 (en) * 1991-06-27 1995-03-27 Научно-производственное объединение технологии автомобильной промышленности "НИИТавтопром" Nozzle for laser processing
US6511538B1 (en) * 1998-10-29 2003-01-28 Applied Materials, Inc. Film deposition method and apparatus for semiconductor devices
RU2283364C2 (en) * 2004-11-09 2006-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) Method of plasma spraying of coats
RU2010110782A (en) * 2010-03-22 2011-09-27 Общество с ограниченной ответственностью Вятское машиностроительное предприятие "Лазерная техника и технологии" (RU) METHOD OF LASER-PLASMA-ULTRASONIC STRENGTHENING OF THE SURFACE OF METALS AND THEIR ALLOYS

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669953C1 (en) * 2017-08-29 2018-10-17 Публичное акционерное общество "Региональный инжиниринговый центр промышленных лазерных технологий "КАИ - Лазер" Device for hybrid laser-acoustic creation of functional-gradient material
US11278963B2 (en) 2017-11-30 2022-03-22 The Boeing Company Microstructure refinement methods by melt pool stirring for additive manufactured materials
US11666968B2 (en) 2017-11-30 2023-06-06 The Boeing Company Microstructure refinement methods by melt pool stirring for additive manufactured materials
RU2697124C2 (en) * 2018-01-11 2019-08-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of laser treatment of article and device implementing thereof
RU189306U1 (en) * 2018-10-16 2019-05-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Device for laser processing products
RU2740687C2 (en) * 2019-05-24 2021-01-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of article restoration by laser-acoustic surfacing and device for its implementation
CN110860808A (en) * 2019-12-06 2020-03-06 大连理工大学 Inductively coupled ultrasonic-assisted pulse laser welding device and method
CN110860808B (en) * 2019-12-06 2021-04-20 大连理工大学 Inductively coupled ultrasonic-assisted pulse laser welding device and method
EP4121276A4 (en) * 2020-03-18 2024-03-27 Alejandro Martinez System and method of directed energy deposition using a sound field
RU2789411C1 (en) * 2022-04-22 2023-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Method for welding materials in ultrasound fields and device implementing it

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015132566A (en) 2017-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2618287C2 (en) Method of laser treatment of article (versions) and device for its implementation (versions)
Vimal et al. Wire arc additive manufacturing of aluminium alloys: A review
CN108620585B (en) Additive manufacturing device capable of controlling magnetic field and conveying parent metal
JP6968900B2 (en) Composition and method for melting aluminum alloy
CN108213649A (en) A kind of magnetic field control type electric arc robot increases material manufacturing process and device
RU2599322C2 (en) Repair of the obtained by directed crystallization alloys
US20100193480A1 (en) Deposition of materials with low ductility using solid free-form fabrication
EP3159083A1 (en) Additive manufacturing systems and methods
US10654106B2 (en) Process for producing metals and metal alloys using mixing cold hearth
CN103741138B (en) Static magnetic field-laser coaxial composite fusion covering method and device
CN102848058B (en) The method and apparatus of pulsed magnetic field refinement seam organization is used in welding process
CN108971806A (en) A kind of adjustable electric arc increasing material device and method of feed direction
RU2638488C1 (en) Method of vibrational welding
CN108817712B (en) Magnetic control hot wire swinging laser welding device, method and application
Li et al. A novel approach to regulate energy allocation and melt flow in narrow gap laser welding with electromagnetic assisted wire wobbling
WO2020023008A1 (en) Method to enhance geometric resolution in arc and high deposition additive manufacturing
Wu et al. The study of high-speed MIG welding assisted by compound external magnetic fields for 6N01-T6 aluminum alloy
JP2011177792A (en) Method for producing hollow ingot, and production system therefor
RU2669953C1 (en) Device for hybrid laser-acoustic creation of functional-gradient material
CN105689711B (en) A kind of electromagnetic agitation auxiliary laser Quick-forming nickel-base alloy part
Sharma et al. Recent developments in the design, development, and analysis of the influence of external magnetic-field on gas-metal arc welding of non-ferrous alloys: review on optimization of arc-structure to enhance the morphology, and mechanical properties of welded joints for automotive applications
CN102373469A (en) Method for inhibiting laser cladding layer cracks through continuous mechanical vibration
RU2740687C2 (en) Method of article restoration by laser-acoustic surfacing and device for its implementation
KR101908827B1 (en) Oscillating welding method
CN107893208B (en) Plasma beam-ultrasonic wave set composite and the method for preparing flawless expansion cone using it

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180805

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190515

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200805