基本介紹
- 中文名：雷射熔覆
- 外文名：Laser Cladding
- 釋義：基材表面添加熔覆材料
- 特點：結合力強，性能可靠
- 別名：雷射熔敷或雷射包覆
- 屬性：表面改性技術
基本信息,工藝設備原理,工藝參數,雷射功率,光斑直徑,熔覆速度,
基本信息
雷射熔覆特點：熔覆層稀釋度低但結合力強，與基體呈冶金結合，可顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化或電氣特性，從而達到表面改性或修復的目的，滿足材料表面特定性能要求的同時可節約大量的材料成本。與堆焊、噴塗、電鍍和氣相沉積相比，雷射熔覆具有稀釋度小、組織緻密、塗層與基體結合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點，因此雷射熔覆技術套用前景十分廣闊。
從當前雷射熔覆的套用情況來看，其主要套用於三個方面：一，對材料的表面改性，如燃汽輪機葉片，軋輥，齒輪等；二，對產品的表面修復，如轉子，模具等。有關資料表明，修復後的部件強度可達到原強度的90%以上，其修復費用不到重置價格的1/5，更重要的是縮短了維修時間，解決了大型企業重大成套設備連續可靠運行所必須解決的轉動部件快速搶修難題。另外，對關鍵部件表面通過雷射熔覆超耐磨抗蝕合金，可以在零部件表面不變形的情況下大大提高零部件的使用壽命；對模具表面進行雷射熔覆處理，不僅提高模具強度，還可以降低2/3的製造成本，縮短4/5的製造周期。三，雷射增材製造。通過同步送粉或送絲的方式，進行逐層的雷射熔覆，進而獲得具有三維結構的零部件。該技術又可稱為雷射熔化沉積、雷射金屬沉積、雷射直接熔化沉積等。
工藝設備原理
熔覆工藝：雷射熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預置式雷射熔覆和同步式雷射熔覆。
預置式雷射熔覆是將熔覆材料事先置於基材表面的熔覆部位，然後採用雷射束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉或絲形式加入，其中以粉末的形式最為常用。
同步式雷射熔覆則是將粉末或絲材類熔覆材料經過噴嘴在熔覆過程中同步送入熔池中。熔覆材料以粉或絲形式加入，其中以粉末的形式最為常用。
同步式雷射熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理---預熱---同步雷射熔覆---後熱處理。
按工藝流程，與雷射熔覆相關的工藝主要是基材表面預處理方法、熔覆材料的供料方法、預熱和後熱處理。
雷射器工作原理：
雷射熔覆成套設備組成：雷射器、冷卻機組、送粉機構、加工工作檯等。
工藝參數
雷射熔覆有3個重要的工藝參數
雷射功率
雷射功率越大，融化的熔覆金屬量越多，產生氣孔的機率越大。隨著雷射功率增加，熔覆層深度增加，周圍的液體金屬劇烈波動，動態凝固結晶，使氣孔數量逐漸減少甚至得以消除，裂紋也逐漸減少。當熔覆層深度達到極限深度後，隨著功率提高，基體表面溫度升高，變形和開裂現象加劇，雷射功率過小，僅表面塗層融化，基體未熔，此時熔覆層表面出現局部起球、空洞等，達不到表面熔覆目的。
光斑直徑
雷射束一般為圓形。熔覆層寬度主要取決於雷射束的光斑直徑，光斑直徑增加，熔覆層變寬。光斑尺寸不同會引起熔覆層表面能量分布變化，所獲得的熔覆層形貌和組織性能有較大差別。一般來說，在小尺寸光斑下，熔覆層質量較好，隨著光斑尺寸增大，熔覆層質量下降。但光斑直徑過小，不利於獲得大面積的熔覆層。
熔覆速度
雷射熔覆參數不是獨立的影響熔覆層巨觀和微觀質量，而是相互影響的。為了說明雷射功率P、光斑直徑D和熔覆速度V三者的綜合作用，提出了比能量Es的概念，即：
Es=P/(DV)
即單位面積的輻照能量，可將雷射功率密度和熔覆速度等因素綜合在一起考慮。
