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一种激光与电弧复合热源带状丝材实现超宽超薄焊道的增材方法 

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摘要:本发明为一种激光与电弧复合热源带状丝材实现超宽超薄焊道的增材方法,该方法具体步骤如下:步骤1:调整电弧焊枪和激光出射头与在带状丝材的相对位置,并设定电弧与激光的协同工作模式。步骤2:调试好设备的电流电压,选定电弧功率、丝材尺寸和送丝速度以及焊接速度等参数;步骤3:选用合适的基板,并用砂轮机对基板进行打磨,给基板进行预热;步骤4:启动制造程序,激光器工作,出射激光束,电弧开始工作至制造流程完成。本发明利用增材过程中电弧和激光两种不同的热源,激光对带状丝材起引导融化的作用,带状丝材相比于圆柱形丝材更容易摊开,从而起到让焊道变宽变薄的效果,以及降低焊道余高,使得焊道质量更加精美,性能得到提升。

主权项:1.一种激光与电弧复合热源带状丝材实现超宽超薄焊道的增材方法,其特征在于,包括以下具体步骤:步骤1,调整电弧焊枪和激光出射头的相对位置,并设定电弧电流脉冲与激光脉冲的协同工作模式,在带状丝材上方附加一道激光热源,使得激光束照射在带状丝材上;电弧焊枪位置在带状丝材的后上方,出射振荡电弧束随着激光束路径摆动起到融化丝材,形成熔池的作用;步骤2,调试好设备的电流电压,选定电弧功率、气体种类和气流量、送丝方式和送丝速度以及焊接速度参数;步骤3,选用钛合金作为基板,并用砂轮机对基板表面需要增材的区域进行一段时间的打磨,去除表面的一些污渍和氧化层;然后给基板进行预热,使基板整体温度均匀达到预定温度;步骤4,启动增材成形制造程序,激光器工作,出射特定参数的激光束,同时引弧使电弧开始工作、金属丝材开始送丝,形成一定宽度的熔池;电弧熔池的宽度4mm≤B12≤5mm,熔池宽度7mm≤B22≤9mm;步骤5,让等离子电弧按照预定好的路线不断前进增材,直到形成一道完整的焊道;步骤6,重复步骤5的操作,直到整个构件成形;步骤7,将增材好的构件在氩气保护气氛中进行热处理;步骤1中,调整电弧焊枪、激光出射头与带状丝材的相对位置,使得电弧出射方向沿铅锤线分布,丝材与电弧出射方向成60°夹角,激光出射方向与电弧出射方向夹角为0~30°,且以工作台前进方向为参照,激光出射作用点在前,电弧热源作用点在后,使得激光能量作用于丝材,起预热丝材和引导电弧摆动的作用;步骤1中,激光束的作用模式为脉冲扫描,脉冲激光束以Z形轨迹作用于即将融化的带状丝材表面,且脉冲扫描区域面积≥12带状丝材表面积,脉冲扫描频率与电弧热源运动速率成正比;步骤3中,基板的预热处理具体步骤如下:在施加电弧前,将基板进行预热,使基板在20分钟内预热至200~300℃,保温5~10min后进行增材;增材过程中,为了提高构件的力学性能,降低持续热输入带来的热积累进而产生粗大柱状晶的问题,采用在基板下方增加冷却液循环系统方式辅助散热;增材结束后,将基板温度调至100~200℃范围内,保持在40~50min后停止,消除残余应力,进一步提升所得构件的性能。

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