[发明专利]一种基于激光高频振荡熔池的电弧熔丝增材制造方法

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：所述电弧的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。