內(nèi)壁激光熔覆技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

　　1、提高生產(chǎn)效率：通過(guò)激光熔覆，可以在金屬表面獲得均勻的、厚度較薄的熔覆層，熔覆后的零件可直接進(jìn)行熱處理、焊接或機(jī)加工，不必進(jìn)行其它的表面強(qiáng)化處理，從而可以節(jié)省大量的原材料和勞動(dòng)力。

　　2、提高材料利用率：在相同條件下，激光熔覆與傳統(tǒng)粉末熔覆相比，其金屬熔覆層材料的利用率提高了20%~25%。

　　3、提高零件使用壽命：激光熔覆技術(shù)在金屬表面上可以獲得具有高硬度、高耐磨性、高抗腐蝕性能的新涂層，可使零件的使用壽命延長(zhǎng)10~20倍。

　　4、改善表面質(zhì)量：由于熔覆過(guò)程中無(wú)熔池形成，表面質(zhì)量好。

高速激光熔覆過(guò)程中影響加工的八大參數(shù)

　　1、激光功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)激光器輸出的能量。高速激光熔覆一般采用KW級(jí)激光器，如LT-3KW、LT-4KW等，市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，能夠滿足大部分領(lǐng)域的需求。

　　2、光斑形狀：光斑形狀是影響熔覆質(zhì)量的一個(gè)重要因素，光斑形狀由激光器的光學(xué)系統(tǒng)決定。激光光束從送粉器射出后，經(jīng)過(guò)掃描系統(tǒng)，再到基板上，在不同的位置形成不同的光斑。光斑形狀直接影響著熔覆效果和成形質(zhì)量。常見(jiàn)的光斑形狀分為圓形和矩形兩種，用戶(hù)根據(jù)加工對(duì)象的特點(diǎn)選擇使用。

　　3、光斑大小：光斑大小是指光束被掃描到基板表面的面積。激光熔覆過(guò)程中，激光能量聚集在熔覆層的中央，然后通過(guò)輻射向周?chē)l(fā)散，光斑大小主要影響光功率密度，即單位面積的光能。相同功率條件下，光斑尺寸越小，光功率密度越大，高功率密度光斑適用于高包層。熔點(diǎn)金屬粉末。

　　4、 加工距離：也叫搭接率，是指激光熔覆時(shí)，激光束從熔池中吸收熱量所需的距離。激光熔覆過(guò)程中，光斑距離是影響熔覆質(zhì)量的重要因素。在實(shí)際加工中，當(dāng)光斑距離在3-5 mm范圍內(nèi)變化時(shí)，熔覆層質(zhì)量良好，因此光斑距離一般控制在3-5 mm。

　　5、搭接率：搭接率是指熔覆金屬粉末與基板的搭接率。搭接率是影響熔覆層表面粗糙度的一個(gè)重要參數(shù)。熔覆材料與基板之間的搭接率越大，越容易獲得粗糙度較低的熔覆層表面。

　　光斑直徑增大時(shí)，激光束能量密度提高，熔池受熱變寬，熔化速度加快，在基板上產(chǎn)生較多的小孔。

　　搭接率提高,熔覆層表面粗糙度降低。但搭接部分的均勻性很難得到。每道熔覆層之間相互搭接區(qū)域的深度與每道熔覆層正中的深度有所不同,從而影響了整個(gè)熔覆層。高速熔覆的搭接率高達(dá)70%-80%(普通熔覆的搭接率為30%-50%)。

　　6、熔覆速度：熔覆線速度和熔覆面積率都可以表示熔覆速度。實(shí)測(cè)中物力拓高速激光熔覆線速度為20m/min-50m/min，熔覆厚度為0.2-0.6mm時(shí)，熔覆效率為0.6-1.2平方米/小時(shí)。

　　7、送粉方式：高速激光熔覆中的送粉器是激光熔覆質(zhì)量的關(guān)鍵。高速激光熔覆的送粉方式主要有環(huán)形送粉和中心送粉。中心送粉比環(huán)形送粉粉末利用率高，但設(shè)計(jì)難度大，需要用圓環(huán)圍住橫梁。送粉管一周。目前市場(chǎng)上有很多圓形送粉應(yīng)用。

　　8、保護(hù)氣體壓力：高速激光熔覆過(guò)程中，基體與熔覆材料之間很容易氧化，熔覆材料中含有的氧化物，會(huì)導(dǎo)致基體材料表面發(fā)黑、發(fā)暗、變硬，嚴(yán)重影響了工件表面質(zhì)量。為避免熔覆材料氧化，需對(duì)工件進(jìn)行保護(hù)。高速激光熔覆可在保護(hù)氣體下進(jìn)行，一般采用氮?dú)饣驓鍤庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，主要用于送粉，在激光熔覆池周?chē)纬杀Ｗo(hù)區(qū)域，減少氧化。

檢測(cè)參數(shù)是指高速熔覆完成后衡量熔覆層質(zhì)量的參數(shù)，主要包括氣孔率、硬度、結(jié)合強(qiáng)度、稀釋率、熱疲勞性能、表面粗糙度等。

　　(1)氣孔率是指在一定條件下，熔覆層中出現(xiàn)氣孔的百分比。高速激光熔覆在熔覆過(guò)程中不可避免地存在氣孔。孔隙率的大小與金屬粉末的溫度和速度以及粉末運(yùn)動(dòng)的角度有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，熔覆時(shí)粉末運(yùn)動(dòng)的速度較慢。該層的孔隙率會(huì)很大。

　　(2)硬度，由于高速激光熔覆層在形成過(guò)程中激冷和高速?zèng)_擊，熔覆層晶粒細(xì)化和晶格畸變使涂層強(qiáng)化。因此，激光熔覆層的硬度一般材料。 LT高速熔覆激光設(shè)備熔覆粉末，熔覆層表面硬度可達(dá)60HRC。

　　(3)結(jié)合強(qiáng)度，一般采用顯微硬度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，以測(cè)定熔覆層的結(jié)合強(qiáng)度，用標(biāo)準(zhǔn)試樣所測(cè)得的硬度值減去實(shí)測(cè)硬度值來(lái)計(jì)算。高速激光熔覆層與基體為冶金結(jié)合，即熔覆層與基體之間原子擴(kuò)散形成結(jié)合。并在粉末高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下形成。國(guó)盛激光的高速激光熔覆層與基材的結(jié)合強(qiáng)度可高達(dá)360MPa。

　　(4)稀釋率是指熔敷金屬的稀釋程度，用母材在熔覆層中的百分比表示。稀釋率對(duì)熔覆層的性能影響很大。在高速熔覆工藝中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)金屬粉末流量、光功率密度和熔覆速率來(lái)控制稀釋率。國(guó)盛激光高速激光熔覆的稀釋率極低，約為1%。

　　(5)熱疲勞性能是指熔覆層的抗熱疲勞性能或抗熱震性能。熔覆層的抗熱震性不好，在使用過(guò)程中會(huì)開(kāi)裂形成裂紋。熔覆層的抗熱震性能主要取決于金屬粉末與基體的熱膨脹系數(shù)差異和熔覆層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。

　　(6) 表面粗糙度是指熔覆時(shí)表面上存在的起伏現(xiàn)象，當(dāng)激光熔覆熔覆層表面有較大起伏時(shí)，會(huì)出現(xiàn)邊緣熔合不良、搭接不好等現(xiàn)象，因此應(yīng)控制其高低起伏度。表面粗糙度、熔覆層表面平整度、工藝測(cè)試、激光能量密度、送粉量和載氣壓力都會(huì)影響表面粗糙度，三者之間存在一個(gè)佳值，如果該值設(shè)置過(guò)大或太低，表面的光滑度會(huì)降低。基板實(shí)際高速激發(fā)在光學(xué)熔覆加工過(guò)程中，需要根據(jù)粉末基體的特性設(shè)置合適的加工參數(shù)，使各項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，滿足應(yīng)用要求。

　　在實(shí)際對(duì)母材進(jìn)行高速激光熔覆時(shí)，需要根據(jù)粉末母材的特性設(shè)置合適的加工參數(shù)，使各項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，滿足應(yīng)用要求。

評(píng)判激光熔覆層的熔覆效果，主要從兩個(gè)方面：

　　一、宏觀上，檢查熔覆道的形狀、表面粗糙度、裂紋、氣孔及稀釋率等;

　　二、微觀上，檢查是否形成了良好的結(jié)構(gòu)，是否能提供所需的性能。

　　此外，還應(yīng)確定表面熔覆層化學(xué)元素的種類(lèi)和分布，并注意分析過(guò)渡層的狀況是否為冶金結(jié)合，必要時(shí)進(jìn)行質(zhì)量壽命檢測(cè)。

　　如何檢驗(yàn)激光熔覆效果：

　　1、熔覆的工件是否有裂紋、氣孔;

　　2、熔覆工件熔覆后的表面粗糙程度;

　　3、是否獲得低稀釋率的良好涂層，并且涂層成分和稀釋度是否可控;

　　4、快速熔覆時(shí)，工件的變形是否降低到零件的裝配公差內(nèi);

　　5、送粉器送粉的穩(wěn)定性和熔覆層的均勻性可是一致性;

　　6、粉末利用率可在范圍內(nèi);

激光熔覆技術(shù)的特點(diǎn)：

　　1、涂層結(jié)構(gòu)均勻、細(xì)化、缺陷率低；

　　2、涂層硬度高，可達(dá)50~62HRC，具有優(yōu)良的耐磨性和耐腐蝕性；

　　3、涂層與基體之間存在冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高；

　　4、根據(jù)不同情況，涂層厚度可達(dá)0~10mm；

　　5、涂層材料可以是金屬和合金，也可以是金屬陶瓷；

　　6、基材為各類(lèi)鋼和鑄鐵，也可以是其他金屬和合金材料；

　　7、可形成由基層、中層、外層組成的成分和硬度梯度涂層；

　　8、基材熱影響區(qū)小，熱變形小；

激光熔覆技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

　　1、稀釋率較低;基材上熱影響區(qū)小;

　　2、與基體形成冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度達(dá)95%以上;

　　3、熔覆層與基體均勻，無(wú)粗大鑄造組織;

　　4、熔覆層及其界面結(jié)構(gòu)細(xì)小，晶粒細(xì)小;

　　5、無(wú)空洞、夾雜裂紋等缺陷;

　　6、激光加工時(shí)基材表面僅輕微熔化，激光加工后不存在熱變形;

　　7、熔覆層與基底潤(rùn)濕性好，結(jié)合強(qiáng)度高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；