激光熔覆技術(shù)工藝及應(yīng)用分析

激光熔覆技術(shù)作為激光表面改性最重要的應(yīng)用技術(shù)之一，利用高能激光束改變工件表面的性能，可以大大提高材料或零件的性能和壽命。

激光熔覆的主要過程

(1)預(yù)置粉法：預(yù)置粉末法主要是通過粘結(jié)或噴涂的方式將包覆粉末均勻地置于基材表面。激光熔覆時，熔覆粉末和基體材料在激光能量的作用下同時熔化，熔化的涂層在基體材料吸熱下迅速冷卻，形成冶金結(jié)合。

(2)同步送粉法：同步送粉是指通過自動送粉設(shè)備進(jìn)行激光熔覆，將熔覆粉末送入熔池，完成同步送粉。這種送粉方法熔覆層均勻，工作效率高，便于實現(xiàn)自動控制。

新零件修改

通過激光熔覆技術(shù)，在工件表面指定區(qū)域熔覆一層特殊性能涂層，可以改善工件的表面性能，使重要零件具有超耐磨、耐腐蝕的特性，大大延長零件的使用壽命。

化工行業(yè)球閥生產(chǎn)后，對熔覆層表面進(jìn)行改性，要求熔覆層厚度為1.2mm，無氣孔、裂紋等缺陷，并具有較高的耐腐蝕性，熔覆層硬度在55HRC以上。

舊零件的修復(fù)

在石油化工行業(yè)中，設(shè)備長期處于惡劣的工作環(huán)境中，容易導(dǎo)致零件腐蝕嚴(yán)重、磨損嚴(yán)重，甚至導(dǎo)致大型昂貴零件的徹底報廢。激光熔覆技術(shù)使修復(fù)一些昂貴的零件和不方便更換的零件成為可能。修復(fù)后的零件強(qiáng)度將是原廠零件的兩倍，為企業(yè)節(jié)省了新購零件的成本。

化工設(shè)備中經(jīng)常出現(xiàn)問題的部件有閥門、泵、葉輪、軸頸、輪盤、軸套、大型轉(zhuǎn)子的軸瓦等?；ば袠I(yè)球閥、軸類零件失效后，要求熔覆層厚度為1mm，不允許有氣孔、裂紋等缺陷，并具有一定的耐腐蝕性。熔覆層的硬度在50HRC以上。

應(yīng)用困難

1.熔覆過程的工藝參數(shù)是不可控因素

激光熔覆技術(shù)的工藝參數(shù)對熔覆層的力學(xué)性能和顯微組織起著決定性的作用。熔覆過程中的主要技術(shù)參數(shù)包括激光能量、光斑尺寸、熔覆速度、預(yù)熱溫度、搭接尺寸、送粉方式和送粉速度等。，而且很多技術(shù)參數(shù)是相互影響和制約的。目前各科研生產(chǎn)機(jī)構(gòu)使用的參數(shù)主要基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)，缺乏理論依據(jù)。

2.熔覆層中的裂紋缺陷

在激光熔覆過程中，熔覆區(qū)在激光的作用下迅速熔化，然后迅速凝固。由于熔覆粉末與基體材料的物理收縮性能略有不同，當(dāng)熔覆區(qū)域快速冷卻時，熔覆層受到冷基體固有元素的限制，產(chǎn)生內(nèi)生拉應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)生拉應(yīng)力超過熔覆層所能承受的極限時，熔覆表面就會產(chǎn)生裂紋，這是影響熔覆質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。

審核編輯 黃昊宇