[发明专利]激光电弧复合沉积方法

说明书

本发明涉及一种激光电弧复合沉积方法，采用焊丝间产生电弧，熔化焊丝，熔化液滴落在基板沉积层，电弧电流200‑360A，电压28‑45V，正极焊枪的送丝速度8‑12m/min，负极焊枪的送丝速度9‑13m/min，同时利用激光束补偿沉积焊道，激光束宽度为焊丝直径的2‑5倍，长度为焊丝直径的5‑10倍，扫描反射镜呈正弦运动，振动频率10‑20HZ，该方法可充分利用电弧能量，提高沉积效率。

技术领域

本发明涉及一种激光电弧复合沉积方法，属于表面处理和焊接技术领域，特别是涉及采用焊丝间直接产生电弧、同时辅以激光补偿热源的新型沉积方法，提高了沉积效率。

背景技术

金属涂层的沉积技术或制备技术，种类多，优劣势明显。从热源上看，有电弧、激光束、等离子束、电子束等；从填充材料上看，有丝材、粉末、预涂层，丝和粉末同时添加等。从效率上看，电弧热源搭配丝材是最高效的方式。在具体应用场合下，多丝技术、丝和粉末同时添加方式，甚至是电弧和激光复合方式也能发挥特定优势。

现有电弧技术采用焊丝和基材作为正负两极来产生电弧，一部分能量用来熔化焊丝，一部分能量用来熔化母材。对于普通焊接过程来说，分配部分能量熔化基材是必要的。但对于金属涂层制备来说，需要减少对基材的热输入量，并增加熔化填充材料的能量和效率，从而提高整个沉积或制备过程效率。

现有电弧和激光复合模式是在现有电弧模式基础上，通过精确就引入激光束能量，从而可提高单个电弧技术或激光技术的效率。但是电弧能量中用于熔化基材的那部分能量始终没有被利用起来，这制约了其进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于激光电弧复合沉积加工方法，利用焊丝间直接产生电弧、同时辅以激光补偿热源的方法，提高了沉积效率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

激光电弧复合沉积方法，采用来自焊枪1#和焊枪2#的焊丝直接产生电弧，一个为正极，一个为负极，保护气体为Ar+5-10％CO₂，两个焊枪之间的夹角80-100°，且焊枪前端向下倾斜，角度3-10°；产生的电弧熔化焊丝5，焊枪电源8和焊丝规格决定了电弧电压；焊丝熔化形成焊丝熔滴6，熔化液滴落在基板9上形成沉积焊道3；同时利用激光器7产生的投射激光束4补偿沉积焊道3，提高沉积效率。电弧焊接电流200-360A，电压28-45V，正极焊枪的送丝速度8-12m/min，负极焊枪的送丝速度9-13m/min，两者之间差值0.4-1.5m/min，焊丝直径0.8-1.6mm。激光束通过扫描反射镜产生投射激光束，宽度为焊丝直径的2-5倍，长度为焊丝直径的5-10倍，扫描反射镜呈正弦往复运动，振动频率10-20HZ。

方法及装置说明如下：

采用来自焊枪1#和焊枪2#的焊丝直接产生电弧，一个为正极，一个为负极，保护气体为 Ar+5-10％CO₂，两个焊枪之间的夹角80-100°，且焊枪前端向下倾斜，角度3-10°。

两个焊枪分别作为正负极，用于相互间直接产生电弧，这样电弧能量会全部用于熔化焊丝，提高了能量利用效率。省去了现有电弧技术中，不可避免的相当一部分能量用来熔化基材。

保护气体为Ar+5-10％CO₂，主要用于保护电弧和焊丝熔化，防止来自周围空气中的氮氧等的反应。

焊枪之间夹角80-100°，即90±10°。当夹角低于80°或超过100°会提高电弧生成能量，不利于电弧生成；同时，也不利于焊丝充分利用电弧能量来快速熔化。

焊枪前端向下倾斜，角度3-10°。一方面是利于熔化焊丝液滴向下过渡到基材表面形成沉积层，一方面也利于焊丝的持续熔化、并确保过程稳定性。