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激光熔覆技術是指以不同的填料方式在被塗覆基體🍉表面上放置選擇的塗層材料,經激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化,并快速凝固後形成稀釋度極低♉并與基體材料成冶金結合的表面塗層,從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電器特性等的工藝方法。結下來西安激光熔覆技術表面處理企業科普電鍍小編來和大家聊聊。
激光熔覆技術亦稱激光熔敷或激光包覆,是一種新的表☎️面改性技術。激光熔覆的目的就是在基體材料表面生成☔具有高硬🏃♂️度、耐磨損、耐腐蝕、熱障礙等的功能層。以不同的💃🏻填料方式在被塗覆基體表面上放置選擇的塗❓層材料,經激光輻照使之和基✨體表面一薄層同時熔化,并快速凝固🍉後形成稀釋👣度極低并與🧑🏽🤝🧑🏻基體材料成冶金結合的表面塗層。從而達到表‼️面改性或修複的目的,既💋滿足了對材料表面特定性能的要求,又節約了大量的貴重元素♋。與堆焊、噴⭐塗、電鍍和氣🍉相沉積相比,激光熔覆具有♋稀釋度小、組織緻密、塗層與基體結合好、适合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點,因此激光熔覆🤟技術🔞應用前景十分廣闊。
激光熔覆通過同步或預置材料的方式,将外部材✉️料添加至基體經激光輻照後形成的熔池中,并使二者共同快速凝固形成包覆層。
激光熔覆特點: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複的目的,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,激光熔覆具有稀釋度小、組織緻密、塗層與基體結合好、适合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特☁️點,因此激光熔覆技術應🈲用前景十分廣闊。
熔覆材料:應用廣泛的激光熔覆材料主要有:鎳基、钴基、鐵基、钛合金、銅合金、顆粒型金屬基複合材料,陶瓷材料等。
熔覆工藝:激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可🔅分為兩大✊類,即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
預置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的💁熔覆部位,然後采用激光束輻照掃描熔化,熔覆材☔料以粉或👨❤️👨絲形🍓式加入,其中以粉末的形式.為常用。
預置式激光熔覆的主要工藝流程為:基材熔覆表面預處理🌈---預置熔覆材料---預熱---激光熔覆---後熱處理。
同步式激光熔覆的主要工藝流程為:基材熔覆表面預處理㊙️---預熱---同步激光熔覆---後熱處理。
按工藝流程,與激光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。
激光器工作原理:激光熔覆成套設備組成:激光器、冷卻機組、送粉機構、加工工作台等。
激光器的選用:主流的激光器類型均支持激光熔📞覆🌂工藝,例如CO2激光器,固體激光器,光纖激光器,半導♉體激光器等。
目前應用廣泛的有CO2激光器,固體激光器。CO2激光器是應用.廣、種類.多的一種激光器,在汽車工業、鋼鐵工業、造船工業、航空及宇航業、電機工業、機械工業、冶金工業、金屬加工等領域廣泛👈應用。約占全球工業激光器銷🏃售額40%,北美更高達70%。CO2激光器是目前輸出功率達到.高級别的激光器之一,其主要特點是光束質量高,模式好,相幹性好,線寬👉窄,工作穩定。傳統的🌐固體激光器通常采用高🈚功率氣體放電燈泵浦,其泵浦效率約為3%到6%。泵浦燈發射出的大量😍能量轉化💋為熱能,需采用笨重的冷卻系統,不可消除的熱透🏃♂️鏡效應使光束質🙇♀️量變差。加之泵浦燈的壽命約為400小時,操作人員需花很多時間頻繁地換燈,中斷系統工作,使自動化生産線的效率大大降低。與傳統燈泵浦激光器比較,二極管泵浦固體激光器提高了轉換效率、壽命和光束質量。YAG激光🆚器輸出波長為👨❤️👨1.06μm,較CO2激光波長小1個數量級,因而📐更适合此類金屬的激光熔覆。
随着半導體激光技術的發展,出現了直接應用的大功率半導體激光器來進行材料加工。該類型激🔞光器是目前所㊙️有激光器中效率.高的,目前其電光轉換效率可達🔞到60%以上🤟。但是該激光器🐅的光束質量比較差,目前主要應用于激光表面熱處理、激光熔覆和激光釺焊中。
直接高功率半導體激光器的發展将在激光熔覆成形和修複,以及激光熱處理等方面取代目前.為廣泛應用🔴的CO2激光器,光纖耦合半導體激光器的發展将取代CO2激光器和固體激光器在材料焊接方面所占有的⁉️大部分地位。
激光熔覆有3個重要的工藝參數,1.激光功率 2.光斑直徑 3.熔覆速度
激光功率越大,融化的熔覆金屬量越多,産生氣孔⛷️的概率越大。随着激光功率增加,熔覆層深度增加,周圍的液體金屬劇烈波㊙️動,動态凝固結晶,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,随着功率提高,基體表面溫度升高,變形和開❄️裂現象加劇,激光功率過小,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。
2. 光斑直徑
激光束一般為圓形。熔覆層寬度主要取決于激光束♋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✂️别。一般來說,在小尺寸光斑下,熔覆層質量較好,随着光斑尺寸增大,熔覆層質量下降。但光斑直徑過小,不利于獲🔴得大面積的熔覆層。
熔覆速度V與激光功率P有相似的影響。熔覆速度過高,合金粉末不能完全融化,未起到優質熔覆的效果;熔覆速⁉️度太低,熔池存在時間過長,粉末過燒,合金元素損失,同時基體的熱輸入量大,會增加變形量。
激光熔覆參數不是獨立的影響熔覆層宏觀和微👈觀質量,而是相互影響的。為了說明激光功率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)
比能量減小有利于降低稀釋率,同時與熔覆層厚度也有一定的關系。在激光功率一定的條件下,熔覆層稀釋率随光斑直徑增大而減小,當熔覆速度和光斑直徑一定時,熔覆層稀釋率随激光束功率增大而增大。另外,随着熔覆速度的增加,基體的融化深度下降,基體材料對熔覆層的稀釋率下降。
在多道激光熔覆中,搭接率是影響熔覆層表面粗㊙️糙✉️度✨的主要📞因素,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保證。熔覆道之間相互搭接區域的🙇🏻深度與熔覆道正中的深度有所不同🏃♀️,從而影響了整個熔覆層的均勻性。而且😄多道搭接熔覆的殘餘拉應力會疊加,使局部總應力值增大,增大了熔覆層裂紋的敏感性。預熱和回火能降低熔覆層的裂紋傾向。
激光熱處理
從裝備上講,去除鋪粉或者送粉裝置的激光熔覆設備調整功率密度後,就可以實現激光熱處理工藝。激光熱處理是一種表面熱處理技術,即利用激光加熱金屬材㊙️料表面實現表💔面熱處🙇♀️理。激光加熱💛具有極高的功率密度,即激光✨的照射區域的單位💃面積上集中⭐極高的功率⛹🏻♀️。由于功率密度極高,工件⚽傳導散熱無⛷️法及時将熱量傳走,結果使得工件被激光照射區迅速升溫到奧氏體化溫度實現快速加熱。當激光加熱結束,因為快速加熱時工件基體大體積中仍保持較低👅的溫度,被加熱區域可以通過工件本身的熱傳導迅速冷卻,從而實🏃🏻現淬火等熱處理效果。激光淬火效果:激光淬火層的硬度分布曲線激光淬火層的硬度分布激光淬火技術可㊙️對各種導💃🏻軌、大型齒輪、軸頸、汽缸内壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進行表面強化。适用材料為❌中、高碳鋼,鑄鐵。激光淬火的應用實例:激光淬火強💯化的鑄鐵發動機汽缸,其💚硬度提高HB230提高到HB680,使用壽🏃♂️命提高2~3倍。
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