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专利号: 2019101424329
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于激光高频振荡熔池的电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:所述方法利用电弧热源提供熔化金属丝材、形成熔滴和金属材料结构成形所需要的主要能量,借助高频脉冲激光能量振荡熔池,形成致密且细晶的熔凝组织结构,其包括如下步骤:

1)调整电弧焊枪和激光出射头的相对位置,使得激光出射方向与电弧出射方向沿铅锤线对称分布,两者之间的夹角为5 10°,且以工作台前进方向为参照,激光出射作用点在后,~电弧热源作用点在前,使得激光能量作用于电弧熔池尾部区域;

2)设定电弧电流脉冲与激光脉冲的协同工作模式:

当电弧电流为非脉冲模式时,激光脉冲能量与电弧能量为任意匹配;

当电弧电流为脉冲模式时,激光脉冲与电弧电流脉冲的能量匹配包括:

当电弧电流脉冲与激光脉冲为同步脉冲,在一个能量匹配周期内,脉冲能量匹配为峰值-峰值匹配;

当电弧电流脉冲与激光脉冲为异步脉冲,激光脉冲频率至少2倍于电弧电流脉冲频率,在一个能量匹配周期内,至少包括一个脉冲能量匹配为峰值-峰值匹配,其余脉冲能量匹配为峰值-基值匹配;

3)设定激光束作用模式为微动扫描模式,脉冲激光束以圆形轨迹、椭圆形轨迹、三角形轨迹、月形轨迹或直线往复轨迹作用于熔池区域,微动扫描区域为电弧熔池尾部,且微动扫描区域面积≥1/3熔池表面积,微动扫描频率与电弧热源运动速率成正比;

4)启动增材成形制造程序,激光器工作,出射激光束,激光脉冲频率为可听声频100Hz~20kHz或超声频20kHz以上,脉冲峰值功率不低于2kW,同时引弧使电弧开始工作、金属丝材开始送丝,开始成形制造过程至制造流程完成。

2.根据权利要求1所述的基于激光高频振荡熔池的电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:所述电弧电流脉冲与激光脉冲为异步脉冲。

3.根据权利要求1或2所述的基于激光高频振荡熔池的电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:所述电弧平均脉冲电流范围为80 140A,其电流为连续输出的直流电弧电流或交流电~弧电流,送丝方式为同轴送丝或旁轴送丝。

4.根据权利要求1或2所述的基于激光高频振荡熔池的电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:所述电弧为金属熔化极气体保护电弧、钨极气体保护电弧或等离子弧。

5.根据权利要求1或2所述的基于激光高频振荡熔池的电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:所述增材成形制造程序的生成流程为:对零件三维建模,通过分层软件对模型进行分层处理,得到扫描路径数据,生成增材成形制造程序。