向陽生長(zhǎng)的激光熔覆技術(shù)解析

在激光技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，大族光子憑借多年來在激光熔覆技術(shù)的高功率光源中的深耕，以及在增材制造熔覆行業(yè)的沉淀和積累，積極布局推出了熔覆專用的激光器及行業(yè)解決方案，為激光制造應(yīng)用及科技進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。

01/激光熔覆技術(shù)介紹

激光熔覆技術(shù)又稱激光增材制造技術(shù)，以高能量激光為熱源，以自熔性合金粉末、陶瓷粉末和復(fù)合粉末等作用于金屬表面，形成熔池后快速冷卻，形成均勻、致密、厚度可控的冶金層。

形成自熔性熔覆粉末有Fe基、Ni基和Co基，粉末中含有脫氧和自熔作用的Si、B等元素，具有較好的工藝成形性。

陶瓷粉末有碳化物陶瓷粉末、氮化物陶瓷粉末、氧化物陶瓷粉末和硅化物陶瓷粉末，具有較好的耐磨、耐蝕、耐高溫和高溫抗氧化性能，常被用于制備高溫耐磨耐蝕涂層和熱障涂層。

復(fù)合粉末是指金屬材料與陶瓷材料混合或復(fù)合而成的合金粉末，它將金屬和陶瓷的性能有效結(jié)合起來。

這些熔覆材料吸收激光能量后迅速升溫熔化，在和外界環(huán)境的熱交換以及基體熱傳導(dǎo)的作用下快速降溫，產(chǎn)生“液-固相變”。隨著溫度的進(jìn)一步下降，組織會(huì)發(fā)生“固-固相變”，這決定了材料的最終組織。由于激光熔覆快速熔化和快速凝固的特點(diǎn)，熔體的過冷度較大，在非平衡凝固條件下，可生成細(xì)晶組織、亞穩(wěn)定相、非晶態(tài)合金等。整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到顯著提高。

激光熔覆是一種“綠色”的激光加工方式，將引領(lǐng)制造業(yè)向高效、節(jié)能、環(huán)保、智能的方向發(fā)展。

02/應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛

我國(guó)《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》中明確提出，要圍繞實(shí)施工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰行動(dòng)，構(gòu)建綠色低碳技術(shù)體系、綠色制造支撐體系。激光熔覆發(fā)展的核心是針對(duì)傳統(tǒng)工藝的弊端，利用激光的優(yōu)勢(shì)提供更有效率、更高性價(jià)比的解決方案。

近年來，隨著國(guó)產(chǎn)激光器的崛起，帶動(dòng)了光源價(jià)格下滑，環(huán)保低碳政策越來越嚴(yán)格，激光熔覆設(shè)備性價(jià)比優(yōu)勢(shì)凸顯，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展——激光熔覆技術(shù)可應(yīng)用在航空航天、冶金、工程機(jī)械、汽車、船舶、3D增材制造等行業(yè)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金葉片的修復(fù)、船用螺旋槳的修復(fù)等。

03/熔覆類系列化產(chǎn)品規(guī)劃

大族光子熔覆系列產(chǎn)品

產(chǎn)品芯徑可定制

大族光子熔覆系列產(chǎn)品解決方案，以高性能激光器為核心光源，配套專用熔覆頭及其它光學(xué)組件，具備應(yīng)用范圍廣、專業(yè)性強(qiáng)、修復(fù)性能高等特點(diǎn)，已在國(guó)內(nèi)多家龍頭企業(yè)中得到上線應(yīng)用。

大族光子熔覆專用激光器具有電光轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、體積緊湊、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，對(duì)激光熔覆加工的關(guān)鍵性能指標(biāo)有著決定性作用：勻化光斑讓能量分布更加均勻，激光熔覆表層更加平滑；一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抗高反能力強(qiáng)，激光熔覆效果好；激光穩(wěn)定性高，可靠性強(qiáng)，可以顯著提高各種類型熔覆場(chǎng)景的工藝質(zhì)量。滿足6000-20000W不同功率段，同時(shí)也可定制200-800μm輸出芯徑。

熔覆系列三代6000-20000W產(chǎn)品規(guī)格

04/產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1、功率不穩(wěn)定度≤±1%（8小時(shí)）；

2、電光轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)45%；

3、光束平頂分布均勻，熔覆效果更佳；

4、可選配波形編輯功能、總線控制功能，滿足多重復(fù)合材料熔覆。

光斑平頂分布均勻，熔覆效果更佳

光斑分布3D圖和2D圖

熔覆激光器可通過對(duì)輸出光斑能量分布進(jìn)行整形，使中心和邊緣能量強(qiáng)度達(dá)到一致，可在加工時(shí)同時(shí)達(dá)到閾值，單次加工范圍廣，且擁有均勻的表面質(zhì)量。

光束質(zhì)量經(jīng)過整形，熔覆效果更佳

聚焦光斑演化圖

光束質(zhì)量測(cè)試圖

熔覆激光器可通過對(duì)輸出光束質(zhì)量調(diào)整，光斑能量分布進(jìn)行整形，使中心和邊緣能量強(qiáng)度達(dá)到一致，可在加工的同時(shí)達(dá)到閾值，單次加工范圍廣，且擁有均勻的表面質(zhì)量。

可選配波形編輯功能、總線控制功能，滿足多重復(fù)合材料熔覆：

針對(duì)不同復(fù)合材料，可選配波形編輯功能，從而達(dá)到不同材料在最佳能量密度下進(jìn)行加工，不僅降低了焊接蒸氣羽煙，還可以使相應(yīng)效果更佳完美。

總線控制功能，滿足多重復(fù)合材料熔覆復(fù)雜控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，助力熔覆應(yīng)用產(chǎn)業(yè)智能化進(jìn)階。

05/展望未來

我國(guó)的激光制造占全球超過30%的市場(chǎng)，其發(fā)展之快也讓激光的應(yīng)用更加廣泛。激光熔覆成長(zhǎng)為像激光焊接一樣的普遍性應(yīng)用的趨勢(shì)越來越顯著，我們有理由相信，在不遠(yuǎn)的將來，激光熔覆必將成為激光應(yīng)用的明日之星。

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審核編輯 黃宇