激光熔覆技术是激光加工技术的一个重要分枝,又被称为激光表面再制造、激光表面增材制造等,是一种新的表面改性技术。其原理是通过在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法,在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。
从激光熔覆的原理中我们不难看出,“在基材表面添加熔覆材料”是实现激光熔覆的前提,而我们通常又将“在基材表面添加熔覆材料”的过程,称为“送粉”。
激光熔覆的送粉方式主要分为预置送粉和同步送粉两种,预置送粉指的是将激光熔覆粉末预先放置于激光光斑经过的路径上,随着光斑的移动,将预置的粉末与基材一同熔化、凝固,得到激光熔覆层。实现预置送粉的方法有两种,一种为手工铺粉,另一种为利用重力送粉器进行送粉,将粉末预置于光斑经过的路径上。
刮板式重力预置送粉原理图 重力预置送粉激光熔覆层状态
同步送粉,是利用气载式送粉器,将激光熔覆粉末直接输送入光斑内,随着光斑在工件表面的移动,形成熔覆层。实现同步送粉的方法有两种,一种为侧向送粉,另一种为同轴送粉。与预置送粉方式比较,同步送粉可以很好的实现气份保护,使熔覆粉末自身的性能不受空气内氧、氮等元素的影响,实现熔覆层的完美性能。
同步送粉之环形同轴送粉 三路同轴送粉 侧向送粉
同步送粉之侧向送粉喷咀 同步送粉之距形光斑送粉喷咀
激光熔覆除上述两种送粉熔覆方式外,还有一种熔覆方式为送丝熔覆,即通过送丝机构,将专用金属丝直接送入光斑内,与基体一起熔化并凝固,实现激光熔覆层。与送粉熔覆比较,送丝熔覆可实现熔覆材料无浪费,利用率为100%,远高于送粉熔覆(送粉熔覆的粉末利用率平均为75%左右),缺点在于热影响区过大、无法实现很好的气体保护、熔覆缺陷多、工艺参数调整难度大等。
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