The invention discloses a method for increasing material manufacturing and forming system for laser welding of CMT Aluminum Alloy, the invention of the laser and arc as a composite heat source, with cold metal short circuiting mode, realize the increasing material of Aluminum Alloy component manufacturing forming. Proposed in the invention of laser welding CMT increasing material manufacturing method improves the laser additive manufacturing Aluminum Alloy component in the process of laser power, forming the difficult problem of the traditional arc Aluminum Alloy additive manufacturing process, a large amount of heat input, serious deformation, easy to weld pool overflow or collapsing problem. CMT and Aluminum Alloy welding additive manufacturing process, easy to appear without fusion or slag and other problems, aiming at increasing material Aluminum Alloy component manufacturing forming provides a manufacturing method of increasing material laser arc hybrid welding based on the principle of.
【技术实现步骤摘要】
一种激光-CMT焊接铝合金增材制造方法和成形系统
本专利技术属于金属增材制造
,涉及一种增材制造方法,尤其是一种激光-CMT焊接铝合金增材制造方法和成形系统。
技术介绍
铝合金具有高的比强度、比模量、和良好的断裂韧性、抗疲劳、耐腐蚀的性能,是各个工业部门广泛应用的重要的材料。传统减材加工方式对材料浪费严重,而且难以实现对复杂形面的成形,特别是在成形大型金属构件的情况下,更是成本高昂、浪费严重、制造周期长。计算机增材制造技术是一种基于三维CAD模型数据,通过增加材料逐层制造的加工技术。相对于传统的材料切、削、磨等加工技术,增材制造是一种“自下而上”的制造方法,可以有效地缩短产品开发周期,提高产品质量,因此得到了迅速的发展。目前较为成熟的激光增材制造方法并不适合对铝合金构件的成形,这主要是由于铝合金对激光具有极高的反射率对CO2激光器的放射率超过90%,对YAG激光器的反射率超过80%,而且自身又具有良好的导热性,从而造成铝合金增材制造过程中对激光的能量吸收不足。电弧增材制造技术是目前金属增材技术中所使用的方法之一,因其具有成形零件致密度高、成本低、沉积效率高、成形设备简单成本低的特点,特别适合对中低复杂度的大型构件的增材制造成形。但在对铝合金构件的成形过程中,由于其能量作用面积大、能量密度较低,铝合金的导热性又极强,因此需要较高的能量输入,从而使得铝合金成形构件变形严重,热累积现象明显,从而降低了铝合金成形构件的尺寸精度和力学性能。而且在电弧增材制造的过程中以及斑点难以稳定易出现电弧漂移现象,也会对成形工件的质量产生影响。CMT焊接方式是对传统熔化极气 ...
【技术保护点】
一种激光‑CMT焊接铝合金增材制造方法,其特征在于,将激光和电弧作为复合热源,感应线圈作为预热装置,采用冷金属短路过渡的方式,实现对铝合金构件的增材制造成形。
【技术特征摘要】
1.一种激光-CMT焊接铝合金增材制造方法,其特征在于,将激光和电弧作为复合热源,感应线圈作为预热装置,采用冷金属短路过渡的方式,实现对铝合金构件的增材制造成形。2.根据权利要求1所述的激光-CMT焊接铝合金增材制造方法,其特征在于,包括以下步骤:1)根据成形目标零件的材料要求选择相应的成形丝材,并选择相应的基板的材料类型和尺寸;2)将三维CAD模型导入到工控机中进行处理,并生成运动轨迹和控制代码;3)在选定的工艺参数下,进行铝合金构件主体成形之前先进行打底的成形,打底成形之后进入正式成形阶段;4)在正式成形过程中,首先提前5s~15s启动电磁感应线圈进行预热,之后再启动复合热源,在完成第一道沉积之后暂停,待沉积层温度降至指定温度以下时,再开始下一层的成形时,将打印头水平旋转至与上一层成形结束点处激光-电弧连线方向的相反方向;进行单道沉积时,复合热源装置和感应线圈一同提高0.5mm~1.5mm后再开始下一层的沉积;多道沉积时,热源装置和感应线圈则侧移0.5mm~3mm后再沉积下一道,在本层沉积完成之后,热源装置提升0.5mm~1.5mm,进行下一层的成形;重复以上过程直至增材成形结束;5)待构件整体冷却到室温之后,将铝合金构件取下进行热处理和减材加工。3.根据权利要求2所述的激光-CMT焊接铝合金增材制造方法,其特征在于,在成形过程中选定的成形参数为:选取激光器功率为1.5kW以下可调;感应线圈中轴线与熔池中心距离50mm~15mm,焊接速度0.9m/min~3m/min,焊接电流90A~160A,送丝速度1.4~5m/min,两个保护气喷嘴的气体流量分别为20L/min~30L/min,激光离焦量-3mm~3mm,光丝间距-6mm~...
【专利技术属性】
技术研发人员:卢秉恒,方学伟,张丽娟,王博文,
申请(专利权)人:西安增材制造国家研究院有限公司,西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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