激光熔覆的工藝參數(shù)主要有激光功率、光斑直徑、熔覆速度、離焦量、送粉速度、掃描速度、預(yù)熱溫度等。這些參數(shù)對(duì)熔覆層的稀釋率、裂紋、表面粗糙度以及熔覆零件的致密性等有很大影響。各參數(shù)之間也相互影響,是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,須采用合理的控制方法將這些參數(shù)控制在激光熔覆工藝允許的范圍內(nèi)。

激光熔覆有3個(gè)重要的工藝參數(shù)
激光功率
激光功率越大,融化的熔覆金屬量越多,產(chǎn)生氣孔的概率越大。隨著激光功率增加,熔覆層深度增加,周?chē)囊后w金屬劇烈波動(dòng),動(dòng)態(tài)凝固結(jié)晶,使氣孔數(shù)量逐漸減少甚至得以消除,裂紋也逐漸減少。當(dāng)熔覆層深度達(dá)到極限深度后,隨著功率提高,基體表面溫度升高,變形和開(kāi)裂現(xiàn)象加劇,激光功率過(guò)小,僅表面涂層融化,基體未熔,此時(shí)熔覆層表面出現(xiàn)局部起球、空洞等,達(dá)不到表面熔覆目的。
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(huì)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別。一般來(lái)說(shuō),在小尺寸光斑下,熔覆層質(zhì)量較好,隨著光斑尺寸增大,熔覆層質(zhì)量下降。但光斑直徑過(guò)小,不利于獲得大面積的熔覆層。
熔覆速度
熔覆速度V與激光功率P有相似的影響。熔覆速度過(guò)高,合金粉末不能完全融化,未起到優(yōu)質(zhì)熔覆的效果;熔覆速度太低,熔池存在時(shí)間過(guò)長(zhǎng),粉末過(guò)燒,合金元素?fù)p失,同時(shí)基體的熱輸入量大,會(huì)增加變形量。
激光熔覆參數(shù)不是獨(dú)立的影響熔覆層宏觀和微觀質(zhì)量,而是相互影響的。為了說(shuō)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)
即單位面積的輻照能量,可將激光功率密度和熔覆速度等因素綜合在一起考慮。
比能量減小有利于降低稀釋率,同時(shí)與熔覆層厚度也有一定的關(guān)系。在激光功率一定的條件下,熔覆層稀釋率隨光斑直徑增大而減小,當(dāng)熔覆速度和光斑直徑一定時(shí),熔覆層稀釋率隨激光束功率增大而增大。另外,隨著熔覆速度的增加,基體的融化深度下降,基體材料對(duì)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(qū)域的深度與熔覆道正中的深度有所不同,從而影響了整個(gè)熔覆層的均勻性。而且多道搭接熔覆的殘余拉應(yīng)力會(huì)疊加,使局部總應(yīng)力值增大,增大了熔覆層裂紋的敏感性。預(yù)熱和回火能降低熔覆層的裂紋傾向。
CRT-DMC640MH激光焊接系統(tǒng),采用模擬量對(duì)激光功率的大小進(jìn)行有效的控制,詳細(xì)說(shuō)明可參考說(shuō)明書(shū)。

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原文標(biāo)題:激光熔覆的主要工藝參數(shù)(CRT激光焊接系統(tǒng))
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