比能量减小有利于降低稀释率,同时与熔覆层厚度也有一定的关系。在激光功率一定的条件下,熔覆层稀释率随光斑直径增大而减小,当熔覆速度和光斑直径一定时,熔覆层稀释率随激光束功率增大而增大。另外,随着熔覆速度的增加,基体的融化深度下降,基体材料对熔覆层的稀释率下降。
在多道激光熔覆中,搭接率是影响熔覆层表面粗糙度的主要因素,搭接率提高,熔覆层表面粗糙度降低,但搭接部分的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的均匀性。而且多道搭接熔覆的残余拉应力会叠加,使局部总应力值增大,增大了熔覆层裂纹的敏感性。预热和回火能降低熔覆层的裂纹倾向。
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。
1. 激光熔覆机的穿透焊
1.5mm双层金属板之间无填料焊接,焊层冶金结合,焊点背面无任何焊接痕迹。适合于焊层背面要求光洁度、有涂层及焊层背面有易燃物品的焊接。焊接后基体不变形。
2. 自熔焊
8mm以下金属板之间对接自熔焊接,冶金结合,焊点连续、均匀,焊缝整洁、无喷溅。
3. 填料焊接
可使用金属粉末、金属丝、金属片作为焊材对各种金属进行焊接,焊接后基体不变形。
激光熔覆机按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类,即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
预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,然后采用激光束辐照扫描熔化,熔覆材料以粉、丝、板的形式加入,其中以粉末的形式为常用。
激光熔覆与激光合金化的异同
激光熔覆与激光合金化都是利用高能密度的激光束所产生的快速熔凝过程,在基材表面形成于基体相互融合的、具有完全不同成分与性能的合金覆层。两者工艺过程相似,但却有本质上的区别,主要区别如下:
(1)激光熔覆过程中的覆层材料完全融化,而基体熔化层较薄,因而对熔覆层的成分影响较小,而激光合金化则是在基材的表面熔融复层内加入合金元素,目的是形成以基材为基的新的合金层。
(2)激光熔覆实质上不是把基体表面层熔融金属作为溶剂,而是将另行配置的合金粉末融化,使其成为熔覆层的主题合金,同时基体合金也有一薄层融化,与之形成冶金结合。激光熔覆技术制备新材料是较端条件下失效零部件的修复与再制造、金属零部件直接制造的重要基础,收到**科学界和企业的高度重视。
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