接头的性能下降。
[0053]实施例2
[0054]本实施例采用同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法对1.0mm厚TC4钛合金接头进行连接，具体过程参照【具体实施方式】一进行，并对工艺参数进行如下设置:
[0055]激光光斑直径为2mm，离焦量为+5mm，激光功率为1000W，扫描速度为5mm/s，粉末直径为20?100 μ m，送粉速率为2g/min，分层厚度为0.5mm，扫描间距为2mm，保护气为惰性气体，保护气流量为15L/min ;冷却介质为液氮，冷却气体流量为0.21/min。
[0056]本实施例的冷却介质采用冷却液，可以有效的对焊接过程中的热量进行散失，焊缝横截面金相图如图5所示，图6为焊缝区的微观组织，从图6可以看出当采用本方法进行连接后，形成的焊缝微观组织晶粒明显要比图4中的晶粒细小，而且针对此两种接头进行力学性能测试后，采用本发明一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接技术的焊缝的性能要优于未采用同步冷却的焊缝的性能。
【主权项】
1.一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于它是按照以下步骤进tx的: 一、将冷却装置与激光工作头连接，实现冷却装置与激光头的共同运动，且冷却装置与激光工作头之间的角度为0°?90°，相对位置为10mm?100mm ;将冷却装置与激光工作头固定在机器人上，通过控制机器人的运动实现冷却装置与激光头的同步运动； 二、对待连接工件开坡口，坡口加工成V型坡口，并且在焊前对工件表面及坡口进行打磨处理，并用丙酮处理表面油污，将打磨后的待连接工件固定在焊接工装夹具上；安装同轴或旁轴送粉头；并将激光工作头置于冷却装置前，共同作用于V型坡口处； 三、通过导管将冷却进气喷嘴与气瓶连通，通过导管将出气喷嘴与抽气栗相连通，并通过在气瓶上安装流量计实现对进气喷嘴喷出的冷却气体的流量控制，通过抽气栗实现对冷却后气体吸出流量的控制； 四、设置工艺参数:激光光斑直径为1?6_，离焦量为-5?+5_，激光功率为400?10000W，扫描速度为5?40mm/s，粉末直径为20?100 μ m，送粉速率为2?20g/min，分层厚度为0.5?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为5?30L/min ；冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为0.1?201/min ; 五、开启激光工作头作用于待连接工件表面，同时开启冷却装置以及同轴或旁轴送粉器以填入粉末，实施整个连接过程。2.根据权利要求1所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于发射激光的激光器为半导体激光器、0)2激光器、YAG固体激光器或光纤激光器。3.根据权利要求1所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于步骤四的工艺参数为:激光光斑直径为1?5mm，离焦量为-5?+5mm，激光功率为800?10000W，扫描速度为10?40mm/s，粉末直径为40?100 μ m，送粉速率为5?20g/min,分层厚度为1?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为8?30L/min ;冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为0.3?201/min。4.根据权利要求3所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于步骤四的工艺参数为:激光光斑直径为1?4mm，离焦量为-5?+5mm，激光功率为1000?10000W，扫描速度为20?40mm/s，粉末直径为50?100 μ m，送粉速率为10?20g/min,分层厚度为1?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为10?30L/min ;冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为0.6?201/min。5.根据权利要求4所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于步骤四的工艺参数为:激光光斑直径为1?4mm，离焦量为-5?+5mm，激光功率为2000?10000W，扫描速度为20?40mm/s，粉末直径为60?100 μ m，送粉速率为15?20g/min,分层厚度为1?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为10?30L/min ;冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为1?201/min。6.根据权利要求5所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于步骤四的工艺参数为:激光光斑直径为1?4mm，离焦量为-5?+5mm，激光功率为3000?10000W，扫描速度为20?40mm/s，粉末直径为60?100 μ m，送粉速率为15?20g/min,分层厚度为1?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为10?30L/min ;冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为3?201/min。7.根据权利要求6所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于步骤四的工艺参数为:激光光斑直径为1?4mm，离焦量为-5?+5mm，激光功率为4000?10000W，扫描速度为20?40mm/s，粉末直径为60?100 μ m，送粉速率为15?20g/min,分层厚度为1?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为10?30L/min ;冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为4?201/min。8.根据权利要求7所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于步骤四的工艺参数为:激光光斑直径为1?4mm，离焦量为-5?+5mm，激光功率为5000?10000W，扫描速度为20?40mm/s，粉末直径为60?100 μ m，送粉速率为15?20g/min,分层厚度为1?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为10?30L/min ;冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为5?201/min。9.根据权利要求8所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于步骤四的工艺参数为:激光光斑直径为1?4mm，离焦量为-5?+5mm，激光功率为7000?10000W，扫描速度为20?40mm/s，粉末直径为60?100 μ m，送粉速率为15?20g/min,分层厚度为1?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为10?30L/min ;冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为6?201/min。10.根据权利要求9所述的一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，其特征在于步骤四的工艺参数为:激光光斑直径为1?4mm，离焦量为-5?+5mm，激光功率为8000?10000W，扫描速度为20?40mm/s，粉末直径为60?100 μ m，送粉速率为15?20g/min,分层厚度为1?5mm，扫描间距为1?4mm，保护气为惰性气体，保护气流量为10?30L/min ;冷却介质为液氮或惰性气体，冷却气体流量为8?201/min。
【专利摘要】一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法，它涉及一种同步冷却辅助的基于激光增材制造的连接方法。本发明主要为了解决钛合金、碳素体不锈钢、马氏体不锈钢等热导率较低的材料，在采用基于激光增材制造的方法连接过程中由于热量得不到有效的散失，导致晶粒的尺寸长大、接头性能下降等问题。本发明通过设置冷却装置与激光焊及送粉器相结合，实现冷却过程。本发明可以有效散失焊接过程热积累，能细化晶粒；提高焊接效率；提高接头性能。针对焊接过程中有可能出现的氧化，采用液氮或惰性气体等冷却方式进行冷却的过程中，在起到冷却作用的同时，可以有效避免连接接头氧化。
【IPC分类】B23K26/70, B23K26/00
【公开号】CN105414746
【申请号】CN201511028009
【发明人】雷正龙, 李鹏, 郭涛, 陈彦宾, 张恒泉, 陈曦
【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...