[发明专利]一种激光冲击辅助电弧增材制造方法

权利要求书

1.一种激光冲击辅助电弧增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立待加工金属零件的三维模型并设计电弧增材加工路径；

步骤2：通过工艺试验得到所需的电弧增材工艺参数，并设定加工参数；

步骤3：根据加工过程中生成的氧化物的厚度、成分及范围，确定加工过程中激光清洗头(8)与焊枪(3)之间的夹角及脉冲激光清洗机(9)的加工参数；

激光清洗头(8)的激光光斑垂直照射至待清洗材料表面，以获得均匀光斑；

激光清洗头(8)包含扫描振镜，扫描振镜的扫描速度为3000-5000mm/s；

激光清洗头(8)的移动速度与焊枪(3)的移动速度一致，激光清洗头(8)以设定的倾斜角度位于焊枪(3)的行走方向前侧，在焊接过程中同步清洗焊枪(3)行走的前部区域；

步骤4：根据熔池(5)的材料成分、尺寸，获得激光冲击波发射头(6)与焊枪(3)之间的夹角及脉冲激光冲击发射机(7)的加工参数；

激光冲击波发射头(6)移动速度与焊枪(3)的移动速度一致，以设定的倾斜角度位于焊枪(3)的行走方向后侧，激光冲击波发射头(6)和脉冲激光冲击发射机(7)对熔池(5)中产生的晶粒进行脉冲激光冲击，发射激光脉冲波，对固化过程中的晶粒进行破碎；

步骤5：焊枪(3)、激光冲击波发射头(6)和激光清洗头(8)同步工作；

工作时，焊枪(3)端部焊丝在下侧会熔化形成液滴熔池(5)，焊枪(3)向前移动时，形成出熔覆焊道(2)，前侧激光清洗头(8)对熔池(5)前方表面氧化物进行激光清洗，焊枪(3)后侧的激光冲击波发射头(6)发生脉冲激光波(61)，对熔池(5)进行脉冲激光冲击；

步骤6：采用同步送丝的方式将熔融丝材按照步骤1设定的成形路径逐层堆积；按照增材路径完成分层模型，获得电弧增材零件。

2.根据权利要求1所述的激光冲击辅助电弧增材制造方法，其特征在于，激光清洗头(8)与焊枪(3)之间的夹角为15°-90°。

3.根据权利要求2所述的激光冲击辅助电弧增材制造方法，其特征在于，激光清洗头(8)的脉冲激光能够左右摆动，激光摆动的宽度大于焊道宽度。

4.根据权利要求3所述的激光冲击辅助电弧增材制造方法，其特征在于，激光清洗头(8)的激光光斑为直径0.8-2mm的圆形光斑，激光脉冲频率为10-30KHz、激光脉冲功率为300-1000W。

5.根据权利要求1所述的激光冲击辅助电弧增材制造方法，其特征在于，脉冲激光清洗机(9)具有吸尘作用。

6.根据权利要求2所述的激光冲击辅助电弧增材制造方法，其特征在于，激光冲击波发射头(6)与焊枪(3)之间的夹角为15°-90°。

7.根据权利要求6所述的激光冲击辅助电弧增材制造方法，其特征在于，激光冲击波发射头(6)的激光斑点为直径2-8mm的圆形光斑，激光功率密度为0.5-20GW/cm²，能量为5-30J，脉宽为10-40ns。

8.根据权利要求1所述的激光冲击辅助电弧增材制造方法，其特征在于，电弧增材设备包括电弧熔覆控制装置(4)，电弧熔覆控制装置(4)对焊枪(3)的行走路径进行控制。