[发明专利]一种提高轴类零件熔覆稳定性的高速丝材激光熔覆方法

说明书

本发明提出一种提高轴类零件熔覆稳定性的高速丝材激光熔覆方法，通过结合大量熔覆实践经验，创新的将开始熔覆的实际熔覆速度、实际送丝速度、实际热丝功率均从较低的比例开始按照预定幅度逐步递增到设定值的100%，以达到稳定过渡的目的，同时为避免出现首圈焊道过高的情况，本发明创新的使第一圈焊道的厚度也按照逐步递增的方式增加，以确保在第二道开始螺旋熔覆的位置，焊道厚度从薄到厚逐渐增加，有效解决了焊丝容易偏出光斑的问题，同时对于中间暂停以及熔覆终止位置采用类似的逐步过渡工艺，从而保证了激光熔覆焊道厚度基本相同，提高了激光熔覆稳定性和激光熔覆质量。

技术领域

本发明属于激光熔覆及制造技术领域，具体涉及一种提高轴类零件熔覆稳定性的高速丝材激光熔覆方法。

背景技术

金属丝材激光熔覆是以金属丝材作为熔覆材料，采用高能量的激光束作为能量源，按照预定的加工路径，将金属丝材与金属零件基材同时熔化、凝固与沉积，从而实现在金属零件表面制备合金覆层、修补缺陷或者进行金属零件的增材制造。高速丝材激光熔覆的出现以其较高的熔覆效率、低的热输入、极高的材料利用率、稳定的熔覆质量，在激光熔覆领域得到广泛的认可和应用。

由于丝材为刚性材料，在进入激光光斑形成熔池之前为固态，因此高速丝材激光熔覆要求丝材与激光的位置对准精度高、程序控制要求严格、熔覆过程稳定性要求高，在进行高速丝材高速激光熔覆时往往容易在起始位置发生熔合不良的缺陷，这种起始阶段熔合不良缺陷主要由两方面原因造成：1：由于工件起始温度低、开始熔覆速度高、焊丝加热不充分，熔覆稳定性差，容易导致熔合不良缺陷；2：为保证所有面均有熔覆，一般工艺要求起始熔覆为整圆熔覆，随后熔覆头螺旋后移形成熔覆层，这使得起始焊道在没有螺旋形后移的情况下，焊道厚度较大，从第二道焊道起焊丝容易被焊道挤偏，进而导致焊丝偏出光斑位置，出现熔合不良缺陷。现有技术中针对轴类零件的高速丝材激光熔覆采用统一的激光熔覆工艺，不可避免的会在起始熔覆位置造成熔合不良缺陷，同时也会在整个零件的暂停熔覆恢复位置以及熔覆终止位置均造成熔合不良缺陷，严重影响轴类零件激光熔覆稳定性和熔覆质量。

发明内容

本发明提供了一种可以提高轴类零件熔覆稳定性的高速丝材激光熔覆方法，通过结合大量熔覆实践经验，创新的将开始熔覆的实际熔覆速度、实际送丝速度、实际热丝功率均从较低的比例开始按照预定幅度逐步递增到设定值的100%，以达到稳定过渡的目的，同时为避免出现首圈焊道过高的情况，本发明创新的使第一圈焊道的厚度也按照逐步递增的方式增加，以确保在第二道开始螺旋熔覆的位置，焊道厚度从薄到厚逐渐增加，有效解决了焊丝容易偏出光斑的问题，同时对于中间暂停以及熔覆终止位置采用类似的逐步过渡工艺，从而保证了激光熔覆焊道厚度基本相同，提高了激光熔覆稳定性和激光熔覆质量。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种提高轴类零件熔覆稳定性的高速丝材激光熔覆方法，包括以下步骤：

步骤一：对轴类零件进行首圈圆周熔覆，首圈圆周熔覆的周向熔覆长度小于整圆周长，首圈圆周熔覆过程中的实际熔覆速度设置为第一熔覆速度，首圈圆周熔覆过程中的实际送丝速度从第一送丝速度开始线性增加到第二送丝速度，首圈圆周熔覆过程中的实际热丝功率从第一热丝功率开始线性增加到第二热丝功率；

步骤二：从首圈圆周熔覆的熔覆终点开始对轴类零件进行过渡螺旋熔覆，过渡螺旋熔覆的轴向熔覆长度为过渡熔覆长度，过渡螺旋熔覆过程中的实际后移速度为设定后移速度，过渡螺旋熔覆过程中的实际熔覆速度从第一熔覆速度开始线性增加至设定熔覆速度，过渡螺旋熔覆过程中的实际送丝速度从第二送丝速度开始线性增加到设定送丝速度，过渡螺旋熔覆过程中的实际热丝功率从第二热丝功率开始线性增加到设定热丝功率；

步骤三：从过渡螺旋熔覆的熔覆终点开始对轴类零件进行正常螺旋熔覆，正常螺旋熔覆的轴向熔覆长度为正常熔覆长度，正常螺旋熔覆过程中的实际后移速度为设定后移速度，正常螺旋熔覆过程中的实际熔覆速度为设定熔覆速度，正常螺旋熔覆过程中的实际送丝速度为设定送丝速度，正常螺旋熔覆过程中的实际热丝功率为设定热丝功率；