一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法技术

本发明专利技术提供了一种高熵合金电弧‑激光复合增材制造的方法，包括采用低功率光纤激光与MIG电弧作为复合热源，通过熔化高熵合金焊丝在基板上按指定路径进行堆焊，堆焊层逐层叠加形成所需高熵合金结构件。本发明专利技术通过使用低功率脉冲激光，能耗低，节约电能；而直流双脉冲MIG具有焊接电弧稳定，熔滴过渡平稳，热输入精确可控，焊缝成形好，接头气孔率低，力学性能可靠的优点，而本发明专利技术可以兼顾做到低成本、高效率、高精度、高性能等特点，能够满足复杂结构件增材制造需求，另外，增加了补充焊丝，进一步提高焊接过程稳定性，大大提高了成形速度以及成形试件的精度和性能，减少气孔产生。

A manufacturing method of high entropy alloy arc laser composite additive

【技术实现步骤摘要】
一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法
本专利技术涉及高熵合金增材制造领域，具体而言，涉及一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法。
技术介绍
高熵合金是一种新型的金属材料，它是由五种或五种以上金属元素按等摩尔质量比或近似等摩尔质量组合而成，在低温和高温下机械性能也表现出色，有很高的热稳定性和高温抗氧化性，具有广泛的应用前景。经过申请人海量检索，发现现有技术中的高熵合金增材制造方法如公开号为CN103290404B公开的一种激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法，本技术方案激光熔覆后容易获得良好的涂层涂覆质量，具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优异性能，工艺重复性和可操作性都大大提高，使得高熵合金在激光材料表面改性上得到推广应用。或如公开号为CN104178680B公开的一种AlCoCrCuFeSiTi高熵合金的制备方法，本专利技术制备的AlCoCrCuFeSiTi高熵合金具有优异力学性能。或如公开号为CN106894015B公开的一种氩弧熔覆高熵合金涂层及其制备方法，涂层的显微硬度、磨粒磨损和耐冲蚀磨损性能均相对于基体有很大提高，满足实际生产需要，并促进了高熵合金在材料表面工程上的广泛应用。综上所述，现有技术中高熵合金制备方法主要有：熔铸、粉末冶金、喷涂法及镀膜等方法，而方法所制作的高熵合金显微结构较粗糙，组织有缺陷，生产周期较长，成本也比较高。
技术实现思路
本专利技术提出了一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法以解决所述问题，为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法，包括采用低功率光纤激光与MIG电弧作为复合热源，通过熔化高熵合金焊丝在基板上按指定路径进行堆焊，堆焊层逐层叠加形成所需高熵合金结构件，具体包括以下步骤：S1、将低功率脉冲激光与MIG电弧组成复合热源，采用电弧在前，激光在后的复合方式，高熵合金焊丝作为熔化极通过MIG焊枪送出，激光枪与MIG焊枪均位于基板上方，所述激光枪与MIG焊枪夹角为α，光丝间距为L；S2、设置激光枪与MIG焊枪焊接参数及焊接路径，进行焊接控制；S3、在基板上选取起弧点，预通保护气，先进行MIG起弧，再启动激光，根据预先设定的堆焊路径进行第一层堆焊；S4、完成第一层堆焊后，依次关闭MIG电弧和激光，再停止送保护气，然后将激光-MIG复合焊枪提高1～4mm，将其移至预定位置，停留一定时间后，再在第一焊层上进行第二层堆焊过程；S5、重复步骤S3和步骤S4，直至完成高熵合金结构件的增材制造过程。进一步地，步骤Sl中，所述激光枪与MIG焊枪夹角α为25°～40°，光丝间距L为0～5mm。进一步地，步骤S2中，设定所述激光枪中激光功率为100～10000W，送丝速度为1～10m/min，焊接速度为0.5～3m/min，离焦量为0～4。进一步地，步骤S3和步骤S4中，所述保护气为纯氩气、或者为纯氦气，保护气体流量为10～30L/min。进一步地，步骤S4中，停留时间为30～180s。进一步地，步骤Sl中，焊丝为缆式高熵合金焊丝，焊丝直径1.6～2.4mm。进一步地，步骤S1中，高熵合金焊丝作为熔化极通过MIG焊枪送出，还额外填充一根补充焊丝至电弧-激光复合热源的作用区域。进一步地，所述补充焊丝的进给位置从堆焊方向前端进给或从电弧与激光束的中间位置进给或从堆焊方向的后部进给，所述补充焊丝在垂直于焊接方向上按照0～100HZ的焊丝摆动频率、以及0～5mm的焊丝摆幅进行摆动，以确保填充了补充焊丝后堆焊金属铺展良好。进一步地，所用激光器为Nd：YAG激光器、碟型激光器、光纤激光器、半导体激光器或CO2激光器。本专利技术所取得的有益技术效果是：1、通过使用低功率脉冲激光，能耗低，节约电能；而直流双脉冲MIG具有焊接电弧稳定，熔滴过渡平稳，热输入精确可控，焊缝成形好，接头气孔率低，力学性能可靠的优点。2、本专利技术所述的高熵合金低功率脉冲激光-双脉冲MIG复合热源电弧增材制造方法，可以兼顾做到低成本、高效率、高精度、高性能等特点，能够满足复杂结构件增材制造需求。3、另外，增加了补充焊丝，进一步提高焊接过程稳定性，减少了所使用的缆式高熵合金焊丝包含的元素种类从而降低了加工难度，大大提高了成形速度以及成形试件的精度和性能，减少气孔产生。附图说明从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。图1是本专利技术实施例之一中一种高熵合金电弧-激光复合增材制造示意图；图2是本专利技术实施例之一中一种高熵合金电弧-激光复合增材制造示意图；图3是本专利技术实施例之一中一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的示意图；图4是本专利技术实施例之一中一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的焊丝示意图；图5是本专利技术实施例之一中一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的扫描路径示意图；图6是本专利技术实施例之一中一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的扫描路径示意图；图7是本专利技术实施例之一中一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的扫描路径示意图。附图标记说明：1-基材；2-高熵合金；3-激光枪；4-MIG焊枪；5-补充焊丝。具体实施方式为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本专利技术的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本专利技术为一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法，根据附图说明所示讲述以下实施例：实施例一：一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法，包括采用低功率光纤激光与MIG电弧作为复合热源，通过熔化高熵合金焊丝在基板上按指定路径进行堆焊，堆焊层逐层叠加形成所需高熵合金结构件，具体包括以下步骤：S1、将低功率脉冲激光与MIG电弧组成复合热源，采用电弧在前，激光在后的复合方式，高熵合金焊丝作为熔化极通过MIG焊枪送出，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法，其特征在于，包括采用低功率光纤激光与MIG电弧作为复合热源，通过熔化高熵合金焊丝在基板上按指定路径进行堆焊，堆焊层逐层叠加形成所需高熵合金结构件，具体包括以下步骤：/nS1、将低功率脉冲激光与MIG电弧组成复合热源，采用电弧在前，激光在后的复合方式，高熵合金焊丝作为熔化极通过MIG焊枪送出，激光枪与MIG焊枪均位于基板上方，所述激光枪与MIG焊枪夹角为α，光丝间距为L；/nS2、设置激光枪与MIG焊枪焊接参数及焊接路径，进行焊接控制；/nS3、在基板上选取起弧点，预通保护气，先进行MIG起弧，再启动激光，根据预先设定的堆焊路径进行第一层堆焊；/nS4、完成第一层堆焊后，依次关闭MIG电弧和激光，再停止送保护气，然后将激光-MIG复合焊枪提高1～4mm，将其移至预定位置，停留一定时间后，再在第一焊层上进行第二层堆焊过程；/nS5、重复步骤S3和步骤S4，直至完成高熵合金结构件的增材制造过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法，其特征在于，包括采用低功率光纤激光与MIG电弧作为复合热源，通过熔化高熵合金焊丝在基板上按指定路径进行堆焊，堆焊层逐层叠加形成所需高熵合金结构件，具体包括以下步骤：
S1、将低功率脉冲激光与MIG电弧组成复合热源，采用电弧在前，激光在后的复合方式，高熵合金焊丝作为熔化极通过MIG焊枪送出，激光枪与MIG焊枪均位于基板上方，所述激光枪与MIG焊枪夹角为α，光丝间距为L；
S2、设置激光枪与MIG焊枪焊接参数及焊接路径，进行焊接控制；
S3、在基板上选取起弧点，预通保护气，先进行MIG起弧，再启动激光，根据预先设定的堆焊路径进行第一层堆焊；
S4、完成第一层堆焊后，依次关闭MIG电弧和激光，再停止送保护气，然后将激光-MIG复合焊枪提高1～4mm，将其移至预定位置，停留一定时间后，再在第一焊层上进行第二层堆焊过程；
S5、重复步骤S3和步骤S4，直至完成高熵合金结构件的增材制造过程。


2.如权利要求1所述的一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法，其特征在于，步骤Sl中，所述激光枪与MIG焊枪夹角α为25°～40°，光丝间距L为0～5mm。


3.如前述权利要求之一所述的一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法，其特征在于，步骤S2中，设定所述激光枪中激光功率为100～10000W，送丝速度为1～10m/min，焊接速度为0.5～3m/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峯，王凯，何宽芳，丁东红，卢清华，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44