技术特征：
1.一种基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统，其特征在于，包括：焊枪(1)，用于释放电弧使丝材熔融；焊接电源(2)，用于控制焊枪(1)释放电弧；平顶激光发射头(3)，用于发射平顶激光(31)；平顶激光器(4)，用于产生平顶激光；基板(6)，用于承载增材零件；计算机(5)，用于控制焊枪(1)、焊接电源(2)、平顶激光发射头(3)和平顶激光器(4)的工作状态，在基板(6)上进行激光-电弧复合增材制造，获得增材零件。2.权利要求1所述基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立待加工金属零件的三维模型，获得三维模型文件，对该三维模型文件进行切片处理，并进行增材路径设计；步骤2：对基板(6)的表面进行机械打磨，再分别用丙酮、酒精溶剂进行清洗，去除基板(6)表面的油污，然后将基板(6)放置在工作台上；步骤3：根据熔池(61)的材料、尺寸，确定加工过程中，焊枪(1)和平顶激光发射头(3)之间的夹角，以及焊接电源(2)和平顶激光器(4)的加工参数；步骤4：焊枪(1)和平顶激光发射头(3)同步工作；步骤5：采用同步送丝的方式将熔融丝材按照步骤1设定的增材路径逐层堆积，获得平顶激光-电弧复合增材零件。3.根据权利要求2所述的基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，在步骤4中，焊枪(1)和平顶激光发射头(3)的位置相对固定，移动速度一致。4.根据权利要求2所述的基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，在步骤3中，焊枪(1)与基板(6)水平面的夹角为a，焊枪(1)与平顶激光发射头(3)之间的夹角为b，0
°
≤a≤45
°
，30
°
≤b≤60
°
。5.根据权利要求2所述的基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，在步骤3中，焊枪(1)的下端与基板(6)上表面的距离为c，10mm≤c≤20mm。6.根据权利要求2所述的基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，在步骤3中，平顶激光(31)的离焦量为-10mm～ 10mm，功率为0.5～1.0kw，光斑直径1.5～2mm。7.根据权利要求2所述的基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，在步骤5中，送丝速度为5.5～8m/min，增材成型速度为0.3～0.5m/min。8.根据权利要求2所述的基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，在步骤3中，保护气流量为10～20l/min，电弧增材制造在惰性气体环境中进行。9.根据权利要求2所述的基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，焊道(62)的宽度为e，相邻焊道(62)之间的偏移量为0.5e～0.75e。10.根据权利要求2所述的基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统的方法，其特征在于，在步骤5中，完成一层增材后，将焊枪(1)和平顶激光发射头(3)提升一层焊道(62)的高度，直至零件制造完成。
技术总结
本发明提供一种基于平顶激光辅助的电弧增材制造系统及方法，包括：焊枪，用于释放电弧使丝材熔融；焊接电源，用于控制焊枪释放电弧；平顶激光发射头，用于发射平顶激光；平顶激光器，用于产生平顶激光；基板，用于承载增材零件；计算机，用于控制焊枪、焊接电源、平顶激光发射头和平顶激光器的工作状态，在基板上进行激光-电弧复合增材制造，获得增材零件；本申请能够精准调控熔池内部的温度场、流场，提高熔池的流动速度，增加熔池的流动性和铺展性，避免因熔池流动性不足，造成内部未熔合、产生气孔，减缓冷却速度，降低残余应力，防止开裂，此外，平顶激光还能促进熔池表面的电子发射，减少斑点飘逸，提高电弧稳定性。提高电弧稳定性。提高电弧稳定性。
技术研发人员：张帅锋 张新杰 许亚利 廖志谦 吕逸帆 张文豪
受保护的技术使用者：洛阳船舶材料研究所（中国船舶集团有限公司第七二五研究所）
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/10/10