从当前激光熔覆的应用情况来看,其主要应用于三个方面:
一,对材料的表面改性,如燃汽轮机叶片,轧辊,齿轮等
二,对产品的表面修复,如转子,模具等。有关资料表明,修复后的部件强度可达到原强度的90%以上,其修复费用不到重置价格的1/5,较重要的是缩短了维修时间,解决了大型企业重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢修难题。另外,对关键部件表面通过激光熔覆**耐磨抗蚀合金,可以在零部件表面不变形的情况下大大提高零部件的使用寿命;对模具表面进行激光熔覆处理,不仅提高模具强度,还可以降低2/3的制造成本,缩短4/5的制造周期。
三,快速原型制造。利用金属粉末的逐层烧结叠加,快速制造出模型。
光斑直径
激光束一般为圆形。熔覆层宽度主要取决于激光束的光斑直径,光斑直径增加,熔覆层变宽。光斑尺寸不同会引起熔覆层表面能量分布变化,所获得的熔覆层形貌和组织性能有较大差别。一般来说,在小尺寸光斑下,熔覆层质量较好,随着光斑尺寸增大,熔覆层质量下降。但光斑直径过小,不利于获得大面积的熔覆层。
激光熔覆具有以下特点:
(1)冷却速度快(高达106K/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)涂层稀释率低(一般小于5%),与基体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涂层,并且涂层成分和稀释度可控;
(3)热输入和畸变较小,尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形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,特别是在低熔属表面熔敷高熔点合金;
(5)熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm,
(6)能进行选区熔敷,材料消耗少,具有的性能价格比;
(7)光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷;
(8)工艺过程易于实现自动化。
很适合油田常见易损件的磨损修复。
熔覆速度
熔覆速度V与激光功率P有相似的影响。熔覆速度过高,合金粉末不能完全融化,未起到优质熔覆的效果;熔覆速度太低,熔池存在时间过长,粉末过烧,合金元素损失,同时基体的热输入量大,会增加变形量。
激光熔覆参数不是独立的影响熔覆层宏观和微观质量,而是相互影响的。为了说明激光功率P、光斑直径D和熔覆速度V三者的综合作用,提出了比能量Es的概念,即:
Es=P/(DV)
即单位面积的辐照能量,可将激光功率密度和熔覆速度等因素综合在一起考虑。
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