[發明專利]一種激光激勵超聲能場輔助等離子弧填粉焊接方法

有效

• 申請號: 201910142431.4
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109759709B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 羅怡;湯帆順;許潔;羅成玲;蘇瑩;楊意;王婷婷;杜金龍
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/342
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種激光激勵超聲能場輔助等離子弧填粉焊接方法，其特征在于：所述方法利用等離子弧熱源提供焊接成形所需要的主要能量，借助高頻脈沖激光沖擊熔池并激勵產生熔池超聲能場，使熔池熔凝過程形成致密且細晶的焊縫組織結構，其包括如下步驟：

1）將待焊工件固定于焊接平臺上，調整等離子弧焊槍和激光出射頭的相對位置，使得出射等離子弧傾斜作用于待焊工件表面，出射激光束垂直于待焊工件表面，且以工作臺前進方向為參照，等離子弧熱源作用點在前，激光出射作用點在后，使得激光能量作用于等離子弧熔池尾部區域；

2）設定等離子弧電流脈沖與激光脈沖的協同工作模式：

當等離子弧電流為非脈沖模式時，激光脈沖能量與等離子弧能量為任意匹配；

當等離子弧電流為脈沖模式時，激光脈沖與等離子弧電流脈沖的能量匹配包括：

當等離子弧電流脈沖與激光脈沖為同步脈沖，在一個能量匹配周期內，脈沖能量匹配為峰值-峰值匹配；

當等離子弧電流脈沖與激光脈沖為異步脈沖，激光脈沖頻率至少2倍于等離子弧電流脈沖頻率，在一個能量匹配周期內，至少包括一個脈沖能量匹配為峰值-峰值匹配，其余脈沖能量匹配為峰值-基值匹配；

3）設定激光束作用模式；

4）啟動焊接程序，等離子弧的引燃弧工作，同時啟動送粉器，使送粉噴嘴噴射粉末流，然后引弧使等離子弧的主弧開始工作，同時啟動激光器工作，出射激光束，焊接開始，激光脈沖頻率為可聽聲頻100Hz～20kHz或超聲頻20kHz以上，脈沖峰值功率不低于2kW；

5）焊接過程結束時，先關停激光束出射，再熄滅等離子弧，停止送粉，并延遲停止保護氣，結束全部焊接流程。

2.根據權利要求1所述的激光激勵超聲能場輔助等離子弧填粉焊接方法，其特征在于：所述等離子弧電流為非脈沖模式或脈沖模式，當等離子弧電流為脈沖模式時，其與激光脈沖為異步脈沖。

3.根據權利要求1或2所述的激光激勵超聲能場輔助等離子弧填粉焊接方法，其特征在于：所述激光束的作用模式選擇定點作用模式或微動掃描作用模式；

定點作用模式為脈沖激光束定點作用于等離子弧熔池區域，定點作用區域為等離子弧熔池尾部，且脈沖激光束的運動速率與等離子弧熱源運動速率相同；

微動掃描作用模式為脈沖激光束以圓形軌跡、橢圓形軌跡、三角形軌跡、月形軌跡、直線往復軌跡，作用于熔池區域，微動掃描區域為等離子弧熔池尾部，且微動掃描區域面積≥1/3等離子弧熔池表面積，微動掃描頻率與等離子弧熱源運動速率成正比。

4.根據權利要求1或2所述的激光激勵超聲能場輔助等離子弧填粉焊接方法，其特征在于：所述等離子弧主弧電流范圍為80~180A，其電流為連續輸出的直流電弧電流或交流電弧電流，送粉方式為同軸送粉。