[發(fā)明專利]一種高效率的絲材激光熔覆方法

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• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109434286A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 蘇成明;曹鵬;張毅;張飄飄;張茅
• 申請（專利權）人: 陜西天元智能再制造股份有限公司
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種絲材激光熔覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一、引入絲材加熱裝置和導電嘴，并將所述絲材加熱裝置的第一電極連接于待處理工件，將所述絲材加熱裝置的第二電極連接于所述導電嘴；

步驟二、將絲材的前端穿過所述導電嘴后與待處理工件的表面接觸，并調(diào)節(jié)激光器輸出激光束的位置和角度，使得激光束的聚焦光斑位于絲材與待處理工件表面的接觸點位置附近，并使激光束和絲材分別與待處理工件的表面呈一定的角度；

步驟三、開啟絲材加熱裝置，將絲材預加熱到一定溫度；

步驟四、開啟激光器，激光器產(chǎn)生的激光束聚焦于與待處理工件表面接觸的絲材上，絲材吸收大量激光能量后在待處理工件表面瞬間形成熔池；

步驟五、按預先設立的路徑和速度控制所述熔池在待處理工件的表面進行移動，從而在待處理工件表面形成激光熔覆層。

2.根據(jù)權利要求1所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，其中步驟一中，所述的絲材加熱裝置為一臺電壓可在10V~90V之間調(diào)節(jié)的交流或直流電源，電源的第一電極連接所述待處理工件，電源的第二電極連接所述導電嘴；所述導電嘴的中間具有可供絲材穿過的通孔結構，并在絲材穿過時與絲材形成電性接觸。

3.根據(jù)權利要求2所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，所述導電嘴采用純銅材質(zhì)或者銅合金材質(zhì)制作，由后部圓筒和前部圓錐一體形成，前部圓錐的頂端形成開口，絲材從后部圓筒的內(nèi)部伸入，并經(jīng)前部圓錐的頂端開口伸出；所述待處理工件為可利用激光熔覆技術進行加工處理的工件，包括但不限于進行表面制備合金覆層的金屬零件、進行表面缺陷修補的金屬零件或者進行增材制造的金屬件，工件的表面為平面或曲面。

4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，其中步驟二中所述激光束與待處理工件表面的法線之間的角度根據(jù)不同熔覆工藝要求在0°~15°范圍內(nèi)可調(diào)，所述絲材與待處理工件表面的法線之間的角度根據(jù)不同熔覆工藝要求在10°~90°范圍內(nèi)可調(diào)，所述激光束的聚焦光斑的邊緣距離所述絲材與待處理工件表面的接觸點0-10mm，優(yōu)選的為0.5-2mm。

5.根據(jù)權利要求4所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，其中所述絲材與待處理工件表面的法線之間的角度為導電嘴與待處理工件表面之間的絲材送絲段與待處理工件表面的法線之間的夾角，所述導電嘴與待處理工件表面之間的絲材送絲段與熔覆方向的夾角為0°~45°。

6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，其中步驟三中，所述絲材加熱裝置的輸出電流值在50A~1000A間可調(diào)，所述絲材加熱裝置的電壓值在10V~90V間可調(diào)，所述絲材被所述絲材加熱裝置預加熱到200℃~3000℃。

7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，其中步驟四中，所述激光器輸出的激光束的功率為300W~10000W，所述激光束的聚焦光斑直徑或最大寬度為2mm~30mm，所述激光束的功率密度為100W/mm2~2000W/mm2，所述激光束的中心波長處于500nm~1100nm。

8.根據(jù)權利要求7所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，其中所述絲材為截面尺寸范圍在0.8mm~20mm的金屬絲材，優(yōu)選的所述絲材為直徑為φ1.0mm~φ1.6mm的實心金屬絲或者粉芯金屬絲；所述激光束的聚焦光斑直徑比所述絲材的直徑大0.1mm~5mm。

9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，其中步驟五中，所述熔池在待處理工件表面的移動速度為20mm/s~200mm/s；所述熔池在待處理工件表面的移動路徑為直線路徑或者螺旋路徑；當所述熔池在待處理工件表面的移動路徑為螺旋路徑時，螺旋路徑搭接率為50-70%。

10.根據(jù)權利要求1-9任一項所述的絲材激光熔覆方法，其特征在于，所述激光器輸出的激光束的功率為2000W，所述激光熔覆層的厚度為0.8-1.2mm，激光熔覆效率為0.20~0.40㎡/h，所述絲材激光熔覆層的最小稀釋率為5%，熱影響區(qū)為0.3mm。