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激光熔覆工艺科普(一)

发布时间:2023-10-27
专注于激光熔覆再制造、高速激光熔覆、激光熔覆机、金属3D打印、激光熔覆、增材制造技术
激光熔覆是一种对基材的表面改性技术,通过预先设定熔覆路径,利用激光辐照使熔覆材料和基体表层在激光经过之处快速熔化成熔池、然后快速凝固成一层具有冶金结合、稀释度低的熔覆层,从而能够对机械零部件进行原位修补,或改善原来基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能的熔覆工艺方法。
工艺参数对熔覆效果的影响
◇  激光功率

功率大小直接影响单位时间内可以熔化的粉末量,以及熔覆效率。在其他工作参数确定时,功率过小,可能会导致粉末熔化不彻底,磨抛后出现麻点,结合力不够,熔覆层硬度偏低等情况;功率过大,有可能熔道过熔,导致表面出现斜皱纹。

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◇  送粉量

粉流与激光相遇后,吸收激光能量。粉量越大,吸收的激光能量越多。粉量过大时,会导致激光能量不足,出现熔覆层熔不透,磨抛后出现麻点,还会出现基体不能熔化,熔覆层和基体不能实现冶金结合,进而出现熔覆层脱落的问题。粉量大,粉末利用率低;粉量小,粉末利用率高。

◇  线速度

线速度越大,熔覆越薄,线速度越小,熔覆越厚。线速度过大,会导致基体不能形成熔池,熔覆层和基体不能很好地冶金结合,熔道冷却慢,可能会出现熔覆层脱落的现象。线速度小可提高熔覆层硬度以及粉末利用率。

◇  步进

步进越小,搭接率越大,熔覆层表面越细腻;步进越大,搭接率越小,熔覆层条纹越明显。步进影响稀释率,步进小时,照射到基体上的激光能量小,稀释率低;步进大时,照射到基体上的激光能量多,稀释率高。

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◇  送气量
气体有两个作用,一是输送粉末,二是保护高温熔覆层,防止氧化。送粉气量过小,容易堵粉;送粉气量过大,粉末速度过快,弹射大,粉末利用率低。一般情况下,氩气比氮气对熔覆层的保护更好,熔覆层质量更高。
熔覆过程中容易出现的问题
◇  熔覆层脱落

这是由于基体没有形成熔池,粉末与基体未呈现冶金结合,可能的原因有:功率过低;粉量过大;线速度过快;工件表面有油污或电镀层等。

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◇  裂纹

熔覆层出现裂纹的原因:基体硬度过高(淬火、渗碳/氮);基体有疲劳层;粉末硬度过高等。镍基粉末容易出现裂纹;硬度高的粉末多层熔覆时,也会出现裂纹。

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◇  气孔

熔覆层出现气孔的原因:基体有锈迹油污;粉末有杂质;粉流不稳;粉量过大;功率不够;或线速度过大等。

◇  浮粉多,熔覆层无金属光泽

可能的原因有:粉量过大;功率过小;线速度过快;喷嘴高度过高;激光光斑过小;镜片污染等。

◇  堵粉

可能的原因:粘粉没有及时清除;粉末流动性不好;粉末有杂质或粉末受潮(要烤干)等。在多路送粉时,各路送粉不均等是堵粉的重要原因。

◇  熔覆时有滋滋声

可能的原因:粉末受污染;粉末受潮;基体不干净等。功率密度过大也会导致熔池金属气化,产生熔覆噪声。这些问题会影响熔覆层防腐性。

◇  熔覆火花飞溅

可能的原因:线速度过大;功率密度过大;功率和粉量不匹配;气流量过大等。