激光熔覆金属表面修复技术介绍与特点及与激光熔覆的优缺点

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激光熔覆金属表面修复技术介绍与特点及与激光熔覆的优缺点

来源: | 作者:辉锐集团 | 发布时间: 2021-06-02 | 1330 次浏览 | 分享到:

激光熔覆金属表面修复技术介绍与特点
激光熔覆修复技术，是利用激光高功率密度光束，由激光加工系统在数控控制下，在基体表面指定部位形成一层很薄的微熔层，同时以预置或同步的方式添加特定成分的自熔合金粉，如镍基、钴基和铁基合金等，使它们以熔融状态均匀地铺展在零件表层并达到预定厚度，与微熔的基体金属材料形成良好的冶金结合，并且相互间只有很小的稀释度，在随后的快速凝固过程中，在零件表面形成与基体完全不同的，具有预定特殊性能的功能熔覆材料层，从而可以完全改变材料表面性能，可以使价廉的材料表面获得极高的耐磨性、耐蚀、耐高温等性能。该工艺可以修复材料表面的孔洞和裂纹，可以恢复已磨损零件的几何尺寸和性能。
激光熔覆

激光熔覆（修复）的特点：
1.冷却速度快（高达106℃/s），属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相，如非稳相、非晶态等。　　
2.涂层稀释率小于5%，与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合，获得涂层成分和稀释度可控的良好熔覆层；
3.采用高功率密度快速熔覆，热输入、热影响区和畸变较小，可降低到零件的装配公差内。　
4.粉末选择几乎没有任何限制，可以在低熔点金属表面熔敷高熔点合金；　　
5.熔覆层的厚度及硬度范围大，可以熔覆厚度20毫米以内，18-60HRC硬度范围熔覆层；　
7.工艺过程采用数控控制，光束瞄准可以使难以接近的区域熔覆，自动化操作，方便、灵活，可控性强；
激光熔覆厂家

等离子熔覆与激光熔覆的优缺点
一、激光熔覆特点
1. 技术特点
激光熔覆重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。
2. 设备特点
激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。
3. 工艺特点
3.1.前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。
3.2.送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。
3.3.从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。
3.4.加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。
3.5.材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。

二、微束等离子熔覆特点
1. 技术特点：
微束等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放的好一些。
2.设备特点：
微束等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。
激光熔覆

3. 工艺特点：
前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。
第二送粉：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。
第三微束等离子稳定性好：微束等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。
第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。
第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。

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