[发明专利]一种电弧、激光、磁场多能量场耦合制造工艺方法

摘要

本发明公开了一种电弧、激光、磁场多能量场耦合制造工艺方法，该方法分别采用特征变量函数Ф(Ф_A、Ф_L、Ф_M)表征三种能量场的分配系数，特征变量函数E(E_A、E_L、E_M)表征三种能量场的输入能量，其中Ф_A、Ф_L、Ф_M分别是电弧输入能量比例、激光输入能量比例、磁场输入能量比例，Ф_A+Ф_L＝1、Ф_M＝0或1；根据焊接能量场以及增材制造能量场的要求，选择电弧、激光、电弧‑激光、电弧‑磁场、激光‑磁场、电弧‑激光‑磁场多种能量场耦合方式之一进行；在所属制造工艺实施之前，通过对精度、效率、成本、质量等要求的评估，选择合理的能量场分配比，从而使生产过程最优化；本发明的三种物理场的耦合，实现了一种多领域、高精度、高效率、高质量的制造工艺。

主权项

1.一种电弧、激光、磁场多能量场耦合制造工艺方法，其特征在于，该方法分别采用特征变量函数Ф(Ф_A、Ф_L、Ф_M)表征三种能量场的分配系数，特征变量函数E(E_A、E_L、E_M)表征三种能量场的输入能量，其中Ф_A、Ф_L、Ф_M分别是电弧输入能量比例、激光输入能量比例、磁场输入能量比例，Ф_A+Ф_L＝1、Ф_M＝0或1；根据焊接能量场以及增材制造能量场的要求，选择电弧、激光、电弧‑激光、电弧‑磁场、激光‑磁场、电弧‑激光‑磁场多种能量场耦合方式中之一进行，Ф_A、Ф_L、Ф_M取值均∈[0，1]；且E(E_A、E_L、E_M)由具体工艺参数确定；总能量输入E＝Ф_AE_A+Ф_LE_L+Ф_ME_M；对于焊接能量场的确定：1)当要求高效率、低成本，对精度以及性能要求较小时，采用电弧焊接方法，取Ф_A＝1、Ф_L＝0、Ф_M＝0；2)当要求高精度、高性能，对成本要求较小时，采用激光焊接方法，取Ф_A＝0、Ф_L＝1、Ф_M＝0；3)当要求较高性能、高效率、高质量，成本适中，对精度要求较小时，采用电弧‑激光复合焊接方法，Ф_A∈[0.5，1)、Ф_L∈(0，0.5]；4)当要求较高性能、高效率、高质量，成本适中，对精度要求较大时，采用电弧‑激光复合焊接方法，Ф_A∈(0，0.5]、Ф_L∈[0.5，1)；5)当对焊接过程的稳定性、焊后焊缝表面形貌、焊缝力学性能、焊接缺陷有严格要求时，则将磁场耦合进焊接过程，加入磁场取Ф_M＝1；对于增材制造能量场的确定：1)当要求低成本、高效率，对冶金结合强度、堆积尺寸精度、表面质量、工件性能要求较小时，采用电弧增材制造取，Ф_A＝1、Ф_L＝0、Ф_M＝0；2)当要求高冶金结合强度、高尺寸精度、高表面质量时，采用激光增材制造，取Ф_A＝0、Ф_L＝1、Ф_M＝0；3)当要求高效率、较高表面质量、高冶金结合强度、较高性能，对堆积尺寸精度要求较小时，采用电弧‑激光复合增材制造，Ф_A∈[0.5，1)、Ф_L∈(0，0.5]；4)当要求高效率、较高表面质量、高冶金结合强度、较高性能，对堆积尺寸精度要求较高时，采用电弧‑激光复合增材制造，Ф_A∈(0，0.5]、Ф_L∈[0.5，1)；5)当对工件表面粗糙度、冶金结合强度、力学性能、尺寸精度有严格要求时，则将磁场耦合进增材制造过程，加入磁场取Ф_M＝1；对于磁场的选择：对于焊接而言，当对焊接过程的稳定性、焊后焊缝表面形貌、焊缝力学性能、焊接缺陷有严格要求时，则将磁场耦合进焊接过程；对于增材制造而言，当对工件表面粗糙度、冶金结合强度、力学性能、尺寸精度有严格要求时，则将磁场耦合进增材制造过程，加入磁场取Ф_M＝1。