施方式的内容，其中一个或几个【具体实施方式】的组合同样也可以实现发明的目的。
[0046]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0047]通过单激光与TIG电弧同步预热辅助基于激光増材制造的连接方法对1.0mm厚Ti3Al板材实施焊接，进行比较分析。
[0048]实施例1
[0049]本实施例采用单激光对1.0mm厚Ti3Al板材实施焊接的步骤如下:
[0050]将待焊工件位置打磨、清理，不开坡口无间隙对接固定于工作台上，激光器选择光纤激光器，激光功率900W，离焦量为0，焊接速度lm/min，保护气流量8L/min。焊接接头金相照片如图2所示，可见，在焊缝中出现了明显的裂纹，贯穿工件厚度方向，焊接质量很差。
[0051]实施例2
[0052]本实施例采用TIG电弧同步预热辅助基于激光増材制造的连接方法对1.0mm厚Ti3Al板材进行焊接，具体试验方法如下:
[0053]步骤一:将TIG焊机与激光器通过焊接机器人实现通信，通过控制机器人来控制TIG焊枪和激光束的同步运动，不意图如图1所不。
[0054]步骤二:将实验母材待焊位置加工单边45° V型坡口，并对坡口及附近位置表面进行清理、打磨，并将其无间隙对接固定在工作台上。
[0055]步骤三:预热部分:
[0056]电流40A，保护气流量8L/min，焊枪倾斜角度8°。电弧中心与激光光斑中心距离dl2mm0
[0057]焊接部分:
[0058]激光功率范围400W，光斑直径2mm，焊接速度范围3mm/s，送粉速度范围5g/min，送粉载气流量5L/min，保护气以及束流气流量均为5L/min。为了防止工件表面反射激光损坏激光头，激光头沿焊接方向前倾5 °。
[0059]步骤四:在垫板充Ar槽内充入Ar气，流量范围为5L/min。
[0060]步骤五:预热TIG电弧先作用于待焊材料表面，控制预热温度100°C?200°C，随后，激光束作用在待焊材料表面，同时通过同轴或旁轴送粉器送入填充粉末实施焊接，预热TIG焊枪与激光束同步沿焊缝行走施焊。
[0061]本实施例不添加预热工艺时(即激光填粉沉积连接方法)，焊接接头金相照片如图3和图4所示，可见接头质量明显优于单激光连接，但是在焊缝边缘位置任然出现了明显的裂纹，影响接头质量。
[0062]采用TIG电弧作为预热热源时，焊接接头金相照片如图5和图6所示，可见接头无可见裂纹等缺陷，组织均匀；同时，由于添加了预热工艺，激光利用率显著改善，达到了预想效果。
[0063]实施例3
[0064]本实施例采用TIG电弧同步预热辅助基于激光増材制造的连接方法对1.0mm厚Ti3Al板材进行焊接，具体试验方法如下:
[0065]步骤一:将TIG焊机与激光器通过焊接机器人实现通信，通过控制机器人来控制TIG焊枪和激光束的同步运动，不意图如图1所不。
[0066]步骤二:将实验母材待焊位置加工单边45° V型坡口，并对坡口及附近位置表面进行清理、打磨，并将其无间隙对接固定在工作台上。
[0067]步骤三:预热部分:
[0068]电流20A，保护气流量5L/min，焊枪倾斜角度5°。电弧中心与激光光斑中心距离d范围5mmη
[0069]焊接部分:
[0070]激光功率范围300W，光斑直径1mm，焊接速度范围3mm/s。送粉速度范围2g/min，送粉载气流量5L/min，保护气以及束流气流量均为5L/min。为了防止工件表面反射激光损坏激光头，激光头沿焊接方向前倾5°。
[0071]步骤四:在垫板充Ar槽内充入Ar气，流量范围为5L/min。
[0072]步骤五:预热TIG电弧先作用于待焊材料表面，控制预热温度100°C?200°C，随后，激光束作用在待焊材料表面，同时通过同轴或旁轴送粉器送入填充粉末实施焊接，预热TIG焊枪与激光束同步沿焊缝行走施焊。
[0073]实施例4
[0074]本实施例采用TIG电弧同步预热辅助基于激光増材制造的连接方法对1.0mm厚Ti3Al板材进行焊接，具体试验方法如下:
[0075]步骤一:将TIG焊机与激光器通过焊接机器人实现通信，通过控制机器人来控制TIG焊枪和激光束的同步运动，不意图如图1所不。
[0076]步骤二:将实验母材待焊位置加工单边45° V型坡口，并对坡口及附近位置表面进行清理、打磨，并将其无间隙对接固定在工作台上。
[0077]步骤三:预热部分:
[0078]电流60A，保护气流量20L/min，焊枪倾斜角度15°。电弧中心与激光光斑中心距离d范围20mm。
[0079]焊接部分:
[0080]激光功率范围4000W，光斑直径4mm，焊接速度40mm/s。送粉速度范围25g/min，送粉载气流量5L/min，保护气以及束流气流量均为5L/min。为了防止工件表面反射激光损坏激光头，激光头沿焊接方向前倾5 °。
[0081]步骤四:在垫板充Ar槽内充入Ar气，流量范围为5L/min。
[0082]步骤五:预热TIG电弧先作用于待焊材料表面，控制预热温度100°C?200°C，随后，激光束作用在待焊材料表面，同时通过同轴或旁轴送粉器送入填充粉末实施焊接，预热TIG焊枪与激光束同步沿焊缝行走施焊。
【主权项】
1.一种TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的: 步骤一:将待焊工件待焊位置加工成V型坡口，并对坡口及附近位置表面清理、打磨并用夹具将待焊工件装夹固定在工作台上； 步骤二:设置工艺参数: 预热部分: 电流为20A?60A，保护气流量为5L/min?20L/min，焊枪倾斜角度为5°?15°，电弧中心与激光光斑中心距离d为5mm?20mm ； 焊接部分: 激光功率为300W?4000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为3mm/s?40mm/s，送粉速度为2g/min?25g/min，送粉载气流量为3L/min?12L/min，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° ; 步骤三:在垫板充Ar槽内充入Ar气，Ar气流量为5L/min?15L/min ； 步骤四:首先，预热TIG电弧先作用于待焊材料表面，控制预热温度至100°C?200°C，随后，激光束作用在待焊工件表面，同时通过同轴或旁轴送粉器送入填充粉末实施焊接，预热TIG焊枪与激光束同步沿焊缝行走施焊，即完成所述的TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接。2.根据权利要求1所述的一种TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于预热部分的工艺参数为:电流为30A?60A，保护气流量为8L/min?20L/min，焊枪倾斜角度为8°?15°，电弧中心与激光光斑中心距离d为8mm?20mm。3.根据权利要求2所述的一种TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于预热部分的工艺参数为:电流为30A?60A，保护气流量为10L/min?20L/min，焊枪倾斜角度为10°?15°，电弧中心与激光光斑中心距离d为10mm?20mm。4.根据权利要求3所述的一种TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于预热部分的工艺参数为:电流为30A?60A，保护气流量为15L/min?20L/min，焊枪倾斜角度为10°?15°，电弧中心与激光光斑中心距离d为10mm?20mm。5.根据权利要求4所述的一种TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于预热部分的工艺参数为:电流为40A?60A，保护气流量为10L/min?15L/min，焊枪倾斜角度为10°?12°，电弧中心与激光光斑中心距离d为10mm?15mm。6.根据权利要求1所述的一种TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于焊接部分的工艺参数为:激光功率为500W?4000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为8mm/s?40mm/s，送粉速度为5g/min?25g/min，送粉载气流量为5L/min?12L/min，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TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于焊接部分的工艺参数为:激光功率为1000W?4000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为12mm/s?40mm/s，送粉速度为10g/min?25g/min，送粉载气流量为8L/min?12L/min，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TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于焊接部分的工艺参数为:激光功率为2000W?4000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为18mm/s?40mm/s，送粉速度为15g/min?25g/min，送粉载气流量为8L/min?12L/min，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TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于焊接部分的工艺参数为:激光功率为3000W?4000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为25mm/s?40mm/s，送粉速度为18g/min?25g/min，送粉载气流量为10L/min?12L/min，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TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，其特征在于焊接部分的工艺参数为:激光功率为3500W?4000W，光斑直径为1mm?4mm，焊接速度为30mm/s?40mm/s，送粉速度为20g/min?25g/min，送粉载气流量为10L/min?12L/min，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TIG电弧同步预热辅助的基于激光増材制造的连接方法，它涉及一种材料激光焊接新方法。本发明解决Ti-Al系金属间化合物材料、高温合金、铝合金等对激光焊接裂纹敏感、激光反射严重的材料焊接存在的裂纹等缺陷倾向大、激光利用率低等问题。本发明的方法为：对待焊工件加工打磨清洗，设置工艺参数，进行焊接。本发明采用TIG电弧作为预热热源，缓解材料焊接过程裂纹敏感倾向，有效改善材料对激光吸收率低、焊接过程耗能大等缺点，提高激光利用率；同时，TIG电弧稳定，易于控制，且成本低廉，并且TIG电弧具有阴极雾化作用，能有效去除材料表面氧化膜。
【IPC分类】B23K26/24, B23K26/12, B23K26/32, B23K26/348, B23K26/60
【公开号】CN105414764
【申请号】CN201511023612
【发明人】雷正龙, 李鹏, 胡雪, 张恒泉, 陈彦宾
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月30日