激光填絲焊焊絲熔入行為研究

（蘭州理工大學省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室，甘肅蘭州730050）

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金屬材料激光增材制造技術因其高柔性化、設計制造一體化、高度自動化和材料使用廣泛等特點，大大縮短零件的制造周期，可直接低成本一體化制造和優化復雜構件，為傳統的零件加工開辟出一條嶄新的道路，在航空航天、國防軍工等領域具有廣闊的應用前景[1-2]。過去20年，國內外學者主要研究以激光為熱源的粉基金屬增材制造技術并取得一定的成果，但粉基金屬原材料制備成本較高、易受污染、利用率低等特點增加了原料成本[3]。激光填絲增材制造技術以金屬絲材作為填充材料，材料利用率高、無粉塵污染，更具有經濟性，為復雜結構件的一體化成型和高精尖受損零部件的增材修復提供了便利[4]。目前，開展最多的是基于工藝試驗和焊縫沉積層組織性能方面的探索研究。Sui Him Mok[5－6]和Waheed Ul Haq Syed[7]等人采用激光填絲堆焊工藝制備TC4鈦合金，研究激光功率、掃描速度、送絲速度和送絲角度等參數對單道焊縫成形的影響；德國的Erhard Brandl和比利時的Bernd Baufel[8]等人采用Nd－YAG激光器制備TC4鈦合金，并從組織和性能方面與TIG電弧熔絲增材制造成形件進行對比，結果表明激光填絲增材制造成形件的強度和塑性均略低于電弧成形件。

控制沉積層成形精度是金屬絲材增材制造的技術關鍵，由于激光填絲焊接要添加焊絲，焊絲的送進條件以及光絲耦合行為的復雜性使得焊接過程穩定性的控制更加困難，而針對工藝研究摸索出的工藝窗口受限于諸多工藝參數的影響無法進行工藝移植，難以揭示影響焊接過程穩定性的本質因素，理論指導作用有限。……