[发明专利]一种基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法及系统

权利要求书

1.一种基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、一束环形激光作用于金属基板，在金属基板上形成环形熔池；同时另一束诱导激光作用在环形熔池中心区域，环形熔池中心区域受热产生金属蒸汽，该金属蒸汽电离形成带电粒子，使环形熔池中心区域电导率提高，进而将熔化丝材的电弧诱导至环形熔池中心区域并形成电弧熔池；该电弧熔池与环形熔池形成一个尺寸稳定的整体熔池，该整体熔池金属凝固后成为堆积成形的第一层金属；

S2、一束环形激光作用于最新成形的一层金属，在最新成形的一层金属上形成环形熔池；同时另一束诱导激光作用在环形熔池中心区域，环形熔池中心区域受热产生金属蒸汽，该金属蒸汽电离形成带电粒子，使环形熔池中心区域电导率提高，进而将熔化丝材的电弧诱导至环形熔池中心区域并形成电弧熔池；该电弧熔池与环形熔池形成一个尺寸稳定的整体熔池，该整体熔池金属凝固后成为堆积成形的下一层金属；

S3、重复步骤S2，直至完成金属构件的电弧增材制造成形。

2.如权利要求1所述的基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法，其特征在于，所述环形激光功率为800w～1500w，所述诱导激光功率为300w～800w。

3.如权利要求1所述的基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法，其特征在于，弧焊枪产生电弧时，弧焊枪干伸长为10mm～20mm，成形电流为10A～300A。

4.如权利要求3所述的基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法，其特征在于，弧焊枪移动速度为0.24m/min～0.84m/min。

5.如权利要求1所述的基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法，其特征在于，整个电弧增材制造成形过程中，采用氩气或二氧化碳作为保护气体，保护气体流量为5L/min～20L/min。

6.如权利要求1-5任一项所述的基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法，其特征在于，用于实现该方法的系统包括电弧发生装置和激光装置，其中：所述电弧发生装置包括弧焊枪（6）和用于带动该弧焊枪（6）移动的机器人（2）；所述激光装置包括激光枪夹持装置（4）、环形激光枪（3）和诱导激光枪（7），所述激光枪夹持装置（4）固定安装在所述弧焊枪（6）上，所述环形激光枪（3）、诱导激光枪（7）均安装在所述激光枪夹持装置（4）上，所述环形激光枪（3）用于产生环形激光，所述诱导激光枪（7）用于产生诱导激光。

7.如权利要求6所述的基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法，其特征在于，所述环形激光枪（3）、诱导激光枪（7）活动安装在激光枪夹持装置（4）上，使环形激光枪（3）与弧焊枪（6）间的角度和距离，及诱导激光枪（7）与弧焊枪（6）间的角度和距离均可调。

8.如权利要求6所述的基于激光稳定熔池尺寸的电弧增材制造方法，其特征在于，所述激光装置还包括激光发射器（8）和分光器（5），所述激光发射器（8）发出的激光通过分光器（5）分别提供给所述环形激光枪（3）和诱导激光枪（7）。