一种双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法

本公开涉及增材制造，尤其涉及一种双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法。

背景技术：

1、随着航空航天、能源动力、国防军工等关键技术领域对致密金属零件的性能、精度、制造成本和生产周期的要求日趋苛刻，采用增材制造技术直接成形金属零件成为国内外的研究热点。金属零件增材制造技术根据所用热源的不同主要分为电弧增材制造、电子束增材制造以及激光增材制造。激光热源能量密度高，可以精密控制能量输入，相比电子束热源不需要真空环境，不受电磁干扰，可以通过光纤进行传输，轨迹行走灵活，在金属零件增材制造方面得到了较多的关注和应用。激光增材制造以原材料的不同又可分为激光熔粉增材制造和激光熔丝增材制造。对于铝合金、镁合金等合金，金属丝材在制造成本、实际使用、贮存安全性上都有显著优势，在熔积效率和材料利用率上也可以更高，因此金属丝材增材制造也倍受欢迎。但目前，激光熔丝增材制造主要存在几个问题：(1)铝合金的密度低、流动性差、难以控制流动，极易形成驼峰等缺陷；(2)丝材对激光的能量利用率低，且激光反射会影响熔池的稳定性；(3)激光熔丝沉积速度慢，不能匹配激光焊接速度。因此，控制熔池流动，抑制驼峰缺陷，实现高速焊接是当今的激光焊接研究难点之处。

技术实现思路

1、本公开实施例的目的在于提供一种双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，用以解决现有技术中激光能量利用率低、熔丝沉积速度慢、易形成缺陷的问题。

2、本公开的实施例采用如下技术方案：一种双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，包括：根据焊接方向调节两个送丝机构位置，激光源发射激光以熔化所述送丝机构所放置并抽送的焊丝，使所述焊丝靠近工件台一侧的端部插入熔池中；将热丝电源的正极和负极分别与不同的两个焊丝连接并通电，使两根不同的焊丝和所述熔池之间形成导电通道，产生丝间电流；向所述熔池施加磁场，使所述熔池内形成洛伦兹力以驱动所述熔池。

3、在一些实施例中，所述丝间电流的方向矢量与焊接方向矢量之间具有第一预设角，所述第一预设角的夹角范围为0°～180°。

4、在一些实施例中，所述向所述熔池施加磁场包括：通过磁励电源对电磁铁进行激励以使所述电磁铁产生所述磁场；或者，通过永磁体产生所述磁场。

5、在一些实施例中，所述磁励电源为可编程电流源。

6、在一些实施例中，所述热丝电源为可编程电流源。

7、在一些实施例中，所述激光源为摆动激光源，所述激光按照预设摆动图形、预设摆动幅度以及预设摆动频率对所述焊丝进行熔化；其中，所述预设摆动图形和预设摆动幅度基于所述焊丝插入熔池的端部之间的间距确定，所述预设摆动频率基于多个所述送丝机构抽送焊丝的速度确定。

8、在一些实施例中，两根所述焊丝均匀分布在所述激光周围。

9、在一些实施例中，还包括：移动所述工件台带动待焊接件以设定的焊接速度移动。

10、在一些实施例中，所述送丝机构集成有保护气机构和反馈系统。

11、本公开实施例的有益效果在于：对焊丝进行通电实现对熔池的热输入，使用电阻热来提高熔积效率并调控熔池的热输入和流动性；同时通过向熔池施加外部磁场，熔池内的导电流体在磁场的作用下产生洛伦兹力，借助洛伦兹力改变熔池流体流动速度和方向，实现对熔池的调控，抑制驼峰焊道的产生，从而实现高速焊接。

技术特征：

1.一种双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，其特征在于，所述丝间电流的方向矢量与焊接方向矢量之间具有第一预设角，所述第一预设角的夹角范围为0°～180°。

3.根据权利要求1所述的双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，其特征在于，所述向所述熔池施加磁场包括：

4.根据权利要求3所述的双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，其特征在于，所述磁励电源为可编程电流源。

5.根据权利要求1所述的双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，其特征在于，所述热丝电源为可编程电流源。

6.根据权利要求1所述的双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，其特征在于，所述激光源为摆动激光源，所述激光按照预设摆动图形、预设摆动幅度以及预设摆动频率对所述焊丝进行熔化；其中，

7.根据权利要求1所述的双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，其特征在于，两根所述焊丝均匀分布在所述激光周围。

8.根据权利要求1所述的双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求1至8中任一项所述的焊接方法，其特征在于，所述送丝机构集成有保护气机构和反馈系统。

技术总结
本公开提供了一种双丝摆动激光磁控复合熔积焊接方法，包括：根据焊接方向调节两个送丝机构位置，激光源发射激光以熔化送丝机构所放置并抽送的焊丝，使焊丝靠近工件台一侧的端部插入熔池中；将热丝电源的正极和负极分别与不同的两个焊丝连接并通电，使两根不同的焊丝和熔池之间形成导电通道，产生丝间电流；向熔池施加磁场，使熔池内形成洛伦兹力以驱动熔池。本公开对焊丝进行通电实现对熔池的热输入，使用电阻热来提高熔积效率并调控熔池的热输入和流动性；同时通过向熔池施加外部磁场，熔池内的导电流体在磁场的作用下产生洛伦兹力，借助洛伦兹力改变熔池流体流动速度和方向，实现对熔池的调控，抑制驼峰焊道的产生，从而实现高速焊接。

技术研发人员：肖珺,盛卫星,黄文浩,陈树君,闫朝阳,潘瑞
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25