073]激光器选择光纤激光器，送粉器为双筒送粉器。待焊板材打磨清洗后，开单边30° V型坡口，无间隙对接。激光功率5000W，焊接速度5mm/s，送粉速度5g/min，送粉载气流量5L/min，增强相颗粒注入速度范围8g/min，注入角度范围50°，保护气以及束流气流量均为5L/min。
[0074]采用同轴送粉头向焊缝位置送入填充粉末填充粉末材料根据待焊材料的不同而不同，如焊接Si颗粒增强LD11材料，填充粉末可以是AlSi 12合金粉末与Si颗粒的混合粉末，也可以是纯A1粉与Si颗粒的混合粉末，至于A1:Si合金粉末的比例需要根据母材中增强相的比例确定，在本条件中，A1:Si合金粉末比例可以为2:3-1:2。控制激光发生装置执行步骤三的工艺参数，产生激光束，在激光辐照下熔化粉末形成熔池；在同轴送入填充粉末焊接的同时，在熔池的后部通过旁轴送粉头向熔池中注入增强相Si颗粒。
[0075]实施例5
[0076]本实施例的一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，它是按照以下步骤进行的:
[0077]激光器选择光纤激光器，送粉器为双筒送粉器。待焊板材打磨清洗后，开单边30° V型坡口，无间隙对接。激光功率4000W，焊接速度15mm/s，送粉速度15g/min，送粉载气流量15L/min，增强相颗粒注入速度范围8g/min，注入角度范围50°，保护气以及束流气流量均为5L/min。
[0078]采用同轴送粉头向焊缝位置送入填充粉末填充粉末材料根据待焊材料的不同而不同，如焊接Si颗粒增强LD11材料，填充粉末可以是AlSi 12合金粉末与Si颗粒的混合粉末，也可以是纯A1粉与Si颗粒的混合粉末，至于A1:Si合金粉末的比例需要根据母材中增强相的比例确定，在本条件中，A1:Si合金粉末比例可以为2:3-1:2。控制激光发生装置执行步骤三的工艺参数，产生激光束，在激光辐照下熔化粉末形成熔池；在同轴送入填充粉末焊接的同时，在熔池的后部通过旁轴送粉头向熔池中注入增强相颗粒增强相Si颗粒。以上实施例的方法能量输入精确可控；方便调节材料组分；柔性大、自动化程度高；最小特征尺寸和热输入仅受限于最小光斑尺寸。另外最显著特点是增强相采用熔注的方法填充到焊缝熔池后方，不与激光能量直接作用，能尽量避免增强相颗粒烧损，同时增强相从温度较低的熔池后方送入，能有效的抑制增强相颗粒在液态金属中的溶解。
【主权项】
1.一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的: 步骤一:将待焊工件的待焊部位加工成V型坡口 ； 步骤二:对坡口及附近位置表面进行清理、打磨，并用夹具将待焊工件装夹固定在工作台上； 步骤三:安装同轴和旁轴送粉头，设置焊接工艺参数: 激光功率为600W?5000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为3mm/s?15mm/s ;送粉速度为2g/min?15g/min，送粉载气流量为3L/min?20L/min，增强相颗粒注入速度为2g/min?20g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5° ； 步骤四:采用同轴送粉头向焊缝位置送入填充粉末，控制激光发生装置执行步骤三的工艺参数，产生激光束，在激光辐照下熔化粉末形成熔池； 步骤五:在同轴送入填充粉末焊接的同时，在熔池的后部通过旁轴送粉头向熔池中注入增强相颗粒，即完成所述的激光沉积-熔注同步复合连接。2.根据权利要求1所述的一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，其特征在于发射激光的激光器为半导体激光器、C02气体激光器、YAG固体激光器或光纤激光器。3.根据权利要求1所述的一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，其特征在于步骤三的工艺参数为:激光功率为800W?5000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为3mm/s?15mm/s ;送粉速度为2g/min?15g/min，送粉载气流量为3L/min?20L/min，增强相颗粒注入速度为2g/min?20g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5°。4.根据权利要求2所述的一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，其特征在于步骤三的工艺参数为:激光功率为1000W?5000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为5mm/s?15mm/s ;送粉速度为5g/min?15g/min，送粉载气流量为5L/min?20L/min，增强相颗粒注入速度为5g/min?20g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5°。5.根据权利要求4所述的一种激光沉积-恪注同步复合连接方法，其特征在于步骤三的工艺参数为:激光功率为2000W?5000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为8mm/s?15mm/s ;送粉速度为8g/min?15g/min，送粉载气流量为8L/min?20L/min，增强相颗粒注入速度为8g/min?20g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5°。6.根据权利要求5所述的一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，其特征在于步骤三的工艺参数为:激光功率为3000W?5000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为10mm/s?15mm/s ;送粉速度为10g/min?15g/min，送粉载气流量为10L/min?20L/min，增强相颗粒注入速度为10g/min?20g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5°。7.根据权利要求6所述的一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，其特征在于步骤三的工艺参数为:激光功率为4000W?5000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为12mm/s?15mm/s ;送粉速度为12g/min?15g/min，送粉载气流量为15L/min?20L/min，增强相颗粒注入速度为15g/min?20g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5°。8.根据权利要求7所述的一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，其特征在于步骤三的工艺参数为:激光功率为4500W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为lOmm/s ;送粉速度为10g/min，送粉载气流量为15L/min，增强相颗粒注入速度为15g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5°。9.根据权利要求8所述的一种激光沉积-恪注同步复合连接方法，其特征在于步骤三的工艺参数为:激光功率为3000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为15mm/s ;送粉速度为15g/min，送粉载气流量为20L/min，增强相颗粒注入速度为20g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5°。10.根据权利要求9所述的一种激光沉积-恪注同步复合连接方法，其特征在于步骤三的工艺参数为:激光功率为1000W，光斑直径为1_?4_，焊接速度为3mm/s ;送粉速度为3g/min，送粉载气流量为2L/min，增强相颗粒注入速度为3g/min，注入角度为30°?70°，保护气以及束流气流量均为5L/min ;激光头沿焊接方向前倾5°。
【专利摘要】一种激光沉积-熔注同步复合连接方法，它涉及一种激光沉积-熔注同步复合连接方法。本发明要解决金属基复合材料焊接增强相烧损、气孔缺陷倾向大、易生成脆性金属间化合物，激光填粉焊接前期准备过程相对复杂、增强相在高温液态金属中溶解较多等问题。本发明的方法为：将待焊接工件进行加工，安装送粉头，设置焊接工艺参数，启动机器进行焊接。本发明的方法能量输入精确可控；方便调节材料组分；增强相采用熔注的方法可以尽量避免增强相颗粒烧损；柔性大、自动化程度高；最小特征尺寸和热输入仅受限于最小光斑尺寸。
【IPC分类】B23K26/144, B23K26/60, B23K26/21, B23K26/323, B23K26/14
【公开号】CN105397296
【申请号】CN201511027899
【发明人】雷正龙, 张恒泉, 张可召, 李鹏, 陈彦宾
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月30日