高速激光熔覆相較于常規(guī)激光熔覆的優(yōu)缺點有哪些

近兩年來，高速激光熔覆技術(shù)受到我國激光行業(yè)和金屬表面加工行業(yè)的高度關(guān)注。高速激光熔覆受到廣泛重視的主要原因是，與常規(guī)激光熔覆相比，高速激光熔覆具有加工效率高、加工精度高、后續(xù)加工成本低、工件熱輸入小、工件變形小等諸多優(yōu)點。

高速激光熔覆與常規(guī)激光熔覆之間的詳細(xì)比較如下:

1.與常規(guī)激光熔覆相比，高速激光熔覆具有以下優(yōu)點:

1)線速度可達(dá)100m/min，大大提高了熔覆效率。采用直徑為70的合金鋼基體熔覆馬氏體不銹鋼，涂層厚度為0.5mm，70%重疊，熔覆效率可達(dá)1.2㎡/h，整體加工效率是常規(guī)熔覆的3-4倍。

2)熔覆層平整，可直接研磨拋光，無需車削加工，大大節(jié)約了材料和加工成本。

3)可進(jìn)行薄涂層熔覆(0.2mm-0.3mm)，中厚涂層熔覆(0.3-1.5)，薄涂層和厚涂層兼顧，特殊情況下也可進(jìn)行多層熔覆。

4)高速熔覆對工件的熱輸入小，工件熱變形小，可用于加工薄壁零件和小零件。

5)稀釋率可以控制。

6)激光功率密度高，可用于熔覆高熔點粉末材料。

7)可實現(xiàn)銅、鋁、鈦等有色金屬材料的表面強化。

8)高速熔覆打破了常規(guī)熔覆的諸多應(yīng)用局限，應(yīng)用范圍廣，是目前唯一可行的替代電鍍的方式。

2.與傳統(tǒng)激光熔覆相比，高速激光熔覆的缺點是:

1)目前高速熔覆的粉末利用率約為70%，略低于常規(guī)激光熔覆。需要通過技術(shù)手段進(jìn)一步完善。

2)為了追求更高的表面質(zhì)量，高速激光熔覆一般采用20-53um的細(xì)球形粉末，從而節(jié)省材料，降低加工成本，而常規(guī)激光熔覆一般采用50-150μ m的粗粉末..細(xì)粉成本略高于粗粉。

3)高速激光熔覆是一項新技術(shù)，工藝比常規(guī)熔覆略復(fù)雜。

3.高速激光熔覆和常規(guī)激光熔覆的共同點是:

1)覆層材料是常見的。常規(guī)激光熔覆材料可以熔化，高速激光熔覆可以熔化;一些傳統(tǒng)的激光熔覆材料無法熔覆，如高熔點材料，可以通過高速激光熔覆熔化。

2)均為冶金結(jié)合。而高速熔覆的涂層效果與熱噴涂相似，表面光滑。常規(guī)包層波動較大。

3)常見的工藝路線。常規(guī)激光熔覆工藝調(diào)整的重點，也是高速激光熔覆工藝調(diào)整的重點。

4)應(yīng)用領(lǐng)域一致。即高速激光熔覆可以應(yīng)用于所有可以應(yīng)用常規(guī)激光熔覆的領(lǐng)域，高速激光熔覆也可以應(yīng)用于常規(guī)激光熔覆不能應(yīng)用的領(lǐng)域。一般來說，常規(guī)激光熔覆能做到的主動高速激光熔覆都能做到，常規(guī)激光熔覆做不到的主動高速激光熔覆也能做到。

4.為何高速激光熔覆可以應(yīng)用于銅、鋁等有色金屬?

銅和鋁的表面強化一直是業(yè)界的迫切需求，但工藝難度較大。目前，在非冶金結(jié)合的情況下，可以采用噴涂和電鍍工藝路線;在冶金條件下，YAG激光熔覆目前可用于常規(guī)激光熔覆，但YAG工藝效率較低。一些學(xué)校和企業(yè)對二氧化碳、半導(dǎo)體、半導(dǎo)體光纖耦合等其他常規(guī)激光熔覆路線做了大量研究，但最終效果并不理想。主要原因是銅和鋁導(dǎo)熱快，不易在基體上形成熔池，難以熔覆。

國盛激光已將高速激光熔覆技術(shù)應(yīng)用于有色金屬的表面處理。從初步試驗結(jié)果來看，高速激光熔覆完全可以解決這個行業(yè)的難點。高速激光熔覆的功率密度是常規(guī)激光熔覆的5-10倍，部分光直接作用于基體，可在銅、鋁基體上形成熔池，這也是高速激光熔覆能夠?qū)崿F(xiàn)銅鋁熔覆的主要原因。

審核編輯：湯梓紅