[發明專利]一種鋁合金環形件激光-TIG復合熱源增材制造方法

有效

• 申請號: 201910029412.0
• 申請日: 2019-01-13
• 公開（公告）號: CN109759707B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 吳東江;劉德華;馬廣義;劉俊;唐博凱
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種鋁合金環形件激光-TIG電弧復合熱源增材制造方法，其特征在于，該方法將激光束與TIG電弧采用旁軸復合方式進行增材，采用前置送絲方式填充焊絲至復合熱源的作用區域，成形過程中通過控制轉向臺的運動軌跡和工作臺的偏移量，由外到內的環形焊道相互搭接成形，最終成形鋁合金環形件；

所述轉向臺做旋轉運動，成形過程中旋轉方向不變；工作臺向環形件內側偏移。

2.根據權利要求1所述的一種鋁合金環形件激光-TIG電弧復合熱源增材制造方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)將轉向臺固定在數控機床工作臺上方，將陶瓷電加熱器固定在轉向臺上方，基板固定在陶瓷電加熱器上方；陶瓷電加熱器與溫度控制箱相連，激光器與控制系統相連；基板上方設有TIG焊槍、激光器、送絲機，TIG焊槍與水平面的夾角為40°～60°，激光束與豎直面的夾角為5°～10°；基板側面設有與溫度控制箱連接的紅外測溫探頭，調整紅外測溫探頭位置使其光斑位于基板表面下方0.5mm～1mm，并設定溫度控制箱溫度為150℃～300℃；

(2)在基板上選擇起始點，設定轉向臺為旋轉運動，成形一層的旋轉角度為300°～400°，轉速為200mm/min～250mm/min，送絲速度為800mm/min～1400mm/min；TIG電弧的電流I₀為150A～250A，電流逐層降10A～20A，直至80A；

(3)當紅外測溫探頭測得基板溫度達到設定值后，先開TIG電弧，并同時開啟送絲、轉向臺和激光器，進行第一層成形；第一層成形結束后，下層的起始點為上層起始點旋轉20°～50°，工作臺向環形件內側偏移0.1mm～0.4mm，紅外測溫探頭上升一個成形層高度0.5mm～1.2mm；

(4)當紅外測溫探頭測得層間溫度達到設定值后時，先開TIG電弧，并同時開啟送絲、轉向臺和激光器，進行第n層成形；該層成形結束后，下層的起始點為上層起始點旋轉20°～50°，工作臺向環形件內側偏移0.1mm～0.4mm，紅外測溫探頭上升一個成形層高度0.5mm～1.2mm；

(5)重復步驟(4)，直至完成整個鋁合金環形構件。

3.根據權利要求2所述的一種鋁合金環形件激光-TIG電弧復合熱源增材制造方法，其特征在于，所述的激光器采用脈沖激光器，激光單脈沖能量為15J～20J，脈沖頻率為20HZ～30Hz，脈沖寬度為3ms～4ms，離焦量為-2mm～2mm。