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影響激光熔覆質量的主要有激光功率、熔覆速度、透鏡焦距、聚集方位、維護氣體等工藝參數。激光功率和熔覆速度是影響熔覆質量的主要參數,熔覆厚度取決于激光功率,約為功率(kW)的0.7次方,一般功率增大,熔覆深度添加;速度添加,熔深變淺,焊縫和熱影響區變窄,生產率增高。可是過大的熔覆速度與激光功率將增大氣孔和孔洞傾向。激光熔覆透鏡焦距由輸出激光的光斑直徑決定,兩者之間存在一佳匹配值。一般說來,所須熔覆的深度越深,透鏡焦距越長,短焦距透鏡對聚集的要求較高,而且粉末冶金材料熔覆時飛濺較大,透鏡污染嚴重;太長焦距的透鏡因為衍射使焦點變大,焦點處的能量密度不能到達大值。國內一般選用透鏡聚集光學系統,該系統只能用于激光功率較小的場合,較高的激光功率將引起透鏡焦點漂移,使焊縫的成形和質量較差。
國外較高功率場合大都選用反射鏡聚集光學系統,因為冷卻條件好,熱穩定性好,焊縫成形均勻漂亮,熔覆質量牢靠。激光熔覆激光焦點在工件下方的特別方位能得到大的熔覆深度,即約為板厚的1/3處;水平的焦點方位根據狀況而定。維護氣體的作用是維護聚集透鏡,避免焊縫氧化,選用惰性氣體進行維護,氦氣好。在我國,因為氦氣價格昂貴,一般選用氬氣,氣體流量應控制好,假如太小,不起作用;假如太大,既浪費氣體,又使焊接熔池翻滾,焊縫表面出現一波一波的凸起。激光熔覆按熔覆資料的供應方法大約可分為兩大類,即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。預置式激光熔覆的首要工藝流程為:基體資料熔覆外表預處理-預置熔覆資料-預熱-激光熔化-后熱處理。同步式激光熔覆的首要工藝流程為:基體資料熔覆外表預處理-送料激光熔化-后熱處理。激光熔覆是用高能激光束(104~106 W/cm 2) 輻照金屬基體外表,使金屬基體外表薄層和其上的熔覆資料一同相互作用,通過快速熔化、凝固構成具有硬度高、耐磨性好、抗腐蝕等特別物理化學特性的涂覆層的工藝進程。這是一種新型的復合資料,可以補充基體所不具備的優秀性能,更充分地發揮二者的優勢,戰勝彼此之間的缺乏,從而顯著地改進基層外表的耐磨損、耐腐蝕、耐熱、抗氧化等物理化學性能。
進入20世紀80年代以來,激光熔覆技能得到了敏捷的開展,已成為國內外激光表面改性研究的熱點。激光熔敷技能具有很大的技能經濟效益,廣泛應用于機械制造與修理、汽車制造、紡織機械、航海與航天和石油化工等領域。
激光熔覆技能現已取得一定的成果,正處于逐步走向工業化應用的起步階段。今后的開展前景主要有以下幾個方面:
(1)激光熔覆的基礎理論研究。
(2)熔覆材料的設計與開發。
(3)激光熔覆設備的改善與研制。
(4)理論模型的樹立。
(5)激光熔覆的快速成型技能。
(6)熔覆進程控制的自動化。
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