熔覆百科|激光熔覆的优势及关键技术问题解析

发布时间:2023-09-25

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

激光熔覆作为表面改性和绿色再制造重点发展的技术,精度高、可控性好,适合于对精密零件或局部表面进行处理,可处理的熔覆材料品种多、行业应用范围广。

激光熔覆技术同其他表面强化技术相比有如下优势:

  • 冷却速度快,产生快速凝固组织特征,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如亚稳相、非晶相等。
  • 热输人小,畸变小,熔覆层稀释率小,与基材呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好熔覆层,并且熔覆层成分和稀释率可控。
  • 合金粉末选择几乎没有任何限制,许多金属或合金都能熔覆到基材表面上,特别是能熔覆高熔点或低熔点的合金。
  • 熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次熔覆厚度在 0.2~2.0mm 之间;熔覆层组织细小致密,甚至产生亚稳相、超弥散相、非晶相等,微观缺陷少,界面结合强度高,熔覆层性能优异。
  • 能进行选区熔覆,材料消耗少,具有优异的性能价格比;尤其是采用高功率密度快速激光熔覆时,表面变形可降低到零件的装配公差内。
  • 光束瞄准可对复杂件和难以接近的区域激光熔覆,工艺过程易于实现自动化。
     

    激光熔覆状态及表面成形

合金表面激光熔覆过程中,影响激光熔覆层质量的工艺因素很多,激光熔覆层质量主要靠调整三个参数来实现,即激光功率 P、激光束直径 D 和扫描速度 V。

激光熔覆参数不是独立地影响熔覆层宏观和微观质量,而是相互影响的。稀释率是评定激光熔覆层表面品质和合金过渡的主要依据之一,其定义为涂层材料和熔化的熔覆基材的混合引起的涂层合金的成分变化。

在激光功率一定的条件下,所形成的激光熔覆层稀释率随光斑宽度增大而减小;当扫描速度和光斑宽度一定时,熔覆层稀释率随激光束功率增大而增大。同样,随着扫描速度的增加,基材的熔化深度下降,基材材料对熔覆层的稀释率下降,一般认为在10%以下为宜。但稀释率并不是越小越好,稀释率太小形成不了良好的结合界面。

多道熔覆中搭接率也是影响熔覆层表面粗糙度的重要因素。随着搭接率的提高,熔覆层表面粗糙度降低,但搭接部分的表面均匀性很难得到保证。熔覆道之间相互搭接区域的深度与熔覆道正中的深度有所不同,从而影响了整个熔覆层深度的均匀性。残余拉应力会叠加,使局部总应力值迅速增大,提升了熔覆层裂纹敏感性。预热和回火能显著降低激光熔覆层中产生裂纹的倾向。

为得到最优的组织与形变控制,雷石基于不同的合金体系开发了与之相匹配的工艺参数,通过匹配最优的光斑类型、扫描路径、线速度、搭接率等工艺参数实现了组织结构的精准调控与形变控制。雷石将成熟的技术和工业需求相结合,面向多领域制造企业,成功开发了适用于多个行业的工艺方案,研发了增减材一体化、超高速激光增材、机器人增材、保护气氛增材等系列增材制造装备,在金属增材制造工业化应用方面处于国内领先地位。

雷石致力于对激光高速熔覆及再制造技术的创新和研发,同时不断完善工艺水平,提升其核心部件的功能性,如送粉喷嘴的耐用性、送粉精度、高送粉量、粉末利用率等,最大限度的发挥材料的潜力,不仅可以提高工件的使用性能、缩短产品的制造周期,还能获得显著的经济效益。

 

参考文献:《激光熔覆技术及应用》