其中一個(gè)或幾個(gè)【具體實(shí)施方式】的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
[0054]通過(guò)以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0055]實(shí)施例1
[0056]本實(shí)施例的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0057]—、在焊接前將待焊工件的待焊接部位進(jìn)行坡口加工，同時(shí)對(duì)加工后的坡口及工件表面進(jìn)行打磨并采用丙酮清洗，以去除材料表面的油污、氧化膜等雜質(zhì)，將打磨清洗后的待焊工件固定在焊接工裝夾具上；
[0058]二、利用夾具將激光頭與送粉工作頭固定在共同作用的待連接區(qū)域上，調(diào)整送粉頭與豎直方向夾角至60° ;
[0059]待連接材料為對(duì)激光無(wú)反射的材料，保持激光頭與待焊接工件垂直設(shè)置，調(diào)整旁軸送粉工作頭與激光頭夾角至60°，并使送粉噴嘴距離激光焦平面的距離為5mm ;
[0060]三、設(shè)置激光增材制造工藝參數(shù):激光光斑直徑為2mm，離焦量為+3mm，激光功率為900W，掃描速度為8mm/s，粉末直徑為20?100 μ m，送粉速率為3g/min，分層厚度0.5?1mm，掃描間距為2mm，保護(hù)氣為惰性氣體，保護(hù)氣流量為10L/min ；
[0061]四、采用機(jī)器人集成系統(tǒng)運(yùn)行步驟三中的焊接工藝參數(shù)，激光頭與送粉頭由計(jì)算機(jī)控制，由激光頭和送粉頭共同運(yùn)動(dòng)完成材料連接過(guò)程；即完成所述的基于激光增材制造技術(shù)的激光填粉焊接過(guò)程。
[0062]本實(shí)施例所述的待焊接工件為1mm厚Ti2AlNb材料。
[0063]本實(shí)施例對(duì)1mm厚Ti2AlNb材料焊接的焊縫金相圖如圖3所示。
[0064]實(shí)施例2
[0065]本實(shí)施例的單激光焊接方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0066]—、在焊接前將待焊工件的表面進(jìn)行打磨并采用丙酮清洗，以去除材料表面的油污、氧化膜等雜質(zhì)，將打磨清洗后的待焊工件固定在焊接工裝夾具上；
[0067]二、設(shè)置激光焊接工藝參數(shù):激光功率為1800W，焊接速度為1.5m/min，保護(hù)氣為惰性氣體，保護(hù)氣流量為15L/min ;
[0068]三、采用機(jī)器人集成系統(tǒng)運(yùn)行步驟二中的焊接工藝參數(shù)，即完成所述的單激光焊接過(guò)程。
[0069]本實(shí)施例對(duì)1mm厚Ti2AlNb材料采用單激光焊接的焊縫金相圖如圖4所示。
[0070]從圖4可以看出，當(dāng)采用單激光焊接Ti2AlNb時(shí)，通過(guò)焊縫橫截面金相圖可以看出存在大量尺寸大小不一的氣孔，這會(huì)大大降低焊縫的力學(xué)性能，同時(shí)，焊縫晶粒粗大，由于激光焊接過(guò)程中加熱和冷卻速度非?？?，容易產(chǎn)生裂紋。
[0071]從圖3可以看出，焊縫是由一層層熔合后的粉末連接到一起的，可以看到明顯的“層狀”分布，而且在焊縫的橫截面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氣孔，說(shuō)明采用實(shí)施例1的方法可以明顯的減少Ti2AlNb焊接時(shí)出現(xiàn)的氣孔等缺陷，能夠顯著提高焊縫的性能；同時(shí)由于采用激光逐層沉積，降低了熱輸入，也避免了裂紋的產(chǎn)生。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于它是按照以下步驟進(jìn)行的: 一、在焊接前將待焊工件的待焊接部位進(jìn)行坡口加工，同時(shí)對(duì)加工后的坡口及工件表面進(jìn)行打磨及清洗，將打磨清洗后的待焊工件固定在焊接工裝夾具上； 二、在采用旁軸送粉的基于激光増材制造連接過(guò)程中，利用夾具將激光頭與旁軸送粉工作頭固定在共同作用的待連接區(qū)域上，調(diào)整送粉頭與豎直方向夾角至10°?80° ； 若待連接材料為對(duì)激光無(wú)反射的材料，則保持激光頭與待焊接工件垂直設(shè)置，調(diào)整旁軸送粉工作頭與激光頭夾角至10°?80°，并使送粉噴嘴距離激光焦平面的距離為2?20mm ； 若待連接材料為對(duì)激光有反射的材料，則調(diào)整激光束與待焊接工件豎直線夾角至5?20°，并調(diào)整旁軸送粉工作頭與激光頭夾角至10°?80°，并使送粉噴嘴距離激光焦平面的距離為2?20_ ； 三、設(shè)置激光增材制造工藝參數(shù):激光光斑直徑為1?6mm，離焦量為-5?+5mm，激光功率為400?10000W，掃描速度為5?40mm/s，粉末直徑為20?100 μ m，送粉速率為2?20g/min，分層厚度0.5?5mm，掃描間距為1?4mm，保護(hù)氣為惰性氣體，保護(hù)氣流量為5?30L/min ； 四、采用機(jī)器人集成系統(tǒng)運(yùn)行步驟三中的焊接工藝參數(shù)，激光頭與送粉頭由計(jì)算機(jī)控制，由激光頭和送粉頭共同運(yùn)動(dòng)完成材料連接過(guò)程；或若激光頭未裝載在機(jī)械臂上，則采用機(jī)床控制待焊接工件的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)材料的連接過(guò)程；即完成所述的基于激光增材制造技術(shù)的激光連接過(guò)程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于步驟一所述的進(jìn)行坡口加工，焊縫坡口加工成V型坡口，V形坡口角度至少大于90°。3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于步驟一中所述的清洗是采用丙酮進(jìn)行的。4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于若待連接材料為對(duì)激光無(wú)反射的材料，則保持激光頭與待焊接工件垂直設(shè)置，調(diào)整旁軸送粉工作頭與激光頭夾角至20°?70°，并使送粉噴嘴距離激光焦平面的距離為5?15mm。5.據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于若待連接材料為對(duì)激光無(wú)反射的材料，則保持激光頭與待焊接工件垂直設(shè)置，調(diào)整旁軸送粉工作頭與激光頭夾角至30°?60°，并使送粉噴嘴距離激光焦平面的距離為5?10mm。6.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于若待連接材料為對(duì)激光有反射的材料，則調(diào)整激光束與待焊接工件豎直線夾角至5?15°，并調(diào)整旁軸送粉工作頭與激光頭夾角至20°?70°，并使送粉噴嘴距離激光焦平面的距離為5?1 5mm η7.據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于若待連接材料為對(duì)激光有反射的材料，則調(diào)整激光束與待焊接工件豎直線夾角至5?10°，并調(diào)整旁軸送粉工作頭與激光頭夾角至30°?60°，并使送粉噴嘴距離激光焦平面的距離為5?10mm η8.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于設(shè)置激光增材制造工藝參數(shù):激光光斑直徑為1?5_，離焦量為-3?+3_，激光功率為1000?8000W，掃描速度為10?40mm/s，粉末直徑為30?100 μ m，送粉速率為5?20g/min，分層厚度1?5mm，掃描間距為2?4mm，保護(hù)氣為惰性氣體，保護(hù)氣流量為10?30L/min。9.據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于設(shè)置激光增材制造工藝參數(shù):激光光斑直徑為2?5_，離焦量為-3?+3_，激光功率為2000?8000W，掃描速度為30?40mm/s，粉末直徑為40?100 μ m，送粉速率為10?20g/min，分層厚度2?5mm，掃描間距為2?4mm，保護(hù)氣為惰性氣體，保護(hù)氣流量為20?30L/min。10.據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，其特征在于所述的基于激光增材制造技術(shù)的激光連接若采用同軸送粉，則只需安裝同軸送粉頭。
【專利摘要】一種基于激光增材制造技術(shù)的激光連接方法，它涉及一種特種材料的焊接連接方法。本發(fā)明利用激光沉積的方法在兩連接材料的焊縫之間根據(jù)激光増材制造的原理，通過(guò)逐層堆積的方法形成一個(gè)類似于兩母材之間焊縫形狀的新材料，利用所形成的新材料來(lái)連接兩母材的新方法。本發(fā)明可以改善焊縫冶金成分和接頭性能，實(shí)現(xiàn)近凈成形連接，極大地節(jié)省材料，降低成本，控制焊接缺陷，自動(dòng)化程度高、易操作。以光纖激光器、YAG固體激光器、半導(dǎo)體激光器或CO2激光器為核心，并輔以送粉裝置、保護(hù)氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化水平高，可實(shí)現(xiàn)全程計(jì)算機(jī)控制，操作步驟簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】B23K26/144, B23K26/60, B23K26/26
【公開號(hào)】CN105414762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511028021
【發(fā)明人】陳彥賓, 李鵬, 陳曦, 雷正龍, 張可召, 張恒泉
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日