激光熔覆工艺理论与试验研究.pdf

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1、《电加工与模具)2014年第4期工艺·装备激光熔覆工艺理论与试验研究刘继常(湖南大学先进成形与表面工程研究所，湖南长沙410082)摘要：通过理论和试验研究了激光熔覆过程中粉末流对激光功率的衰减、激光熔覆所需的激光功率及形成熔池的宽度、形貌、熔覆带横截面轮廓等。试验结果发现：在激光熔覆过程中，粉末对激光功率的衰减程度取决于送粉率、气流速度、激光束、粉末流的发散角、腰斑的位置与直径、粉末颗粒直径和激光束穿过粉末流的深度；激光功率下限值与光斑直径、扫描速度及材料熔点等热物理特性有关；在一定的简化条件下，激光单道熔覆形成的熔池宽度是工艺参数和材料特性的

2、函数，较低功率的激光在基板上熔覆时．熔覆带横截面轮廓上各点的高度由粉末浓度分布及熔池内相应点处于液态的时间决定关键词：激光熔覆；激光功率；衰减；熔池；熔覆带横截面轮廓中图分类号：TG665文献标识码：A文章编号：1009—279X(2014~l04—0046—08ProcessTheoryandExperimentalStudyonLaserCladdingLiuJichang(HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Attenuationofpowderflowonlaserpower，las

3、erpowerandwidth，appearance，crosssectionoutlineofcladdingzonerequiredbylasercladdingarestudiedinthetheoryandexperiment．Theexperimentalresultsshowthatinthecaurseoflasercladding，degreeofpowderattenuationonlaserpowerdependonthepowderfeedingeficiency，airflowrate，scatteredangleofla

4、serbeamandpowderflow，positionanddiameterofwaistspot，powderdiameter，depthoflaserbeamshotintopowderflow．Thelowerlimitvolueoflaserpowerrelatetorotphysicalnatures，suchasthespotdiameter，thescanningrateandthemeltingpointofmateria1．Underthecertainsimplifiedcondition，moltenwidthbylas

5、ersinglewaycladdingisfunctionoftheprocessparameterandthematerialcharacteristics．Claddingbylowerlaserpower，heightofeachpointsoncrosssectionoutlineofcladdingzonedependonthedistributionofpowderconsistencyandtimeplacedinliquidstateoncorrespondingpointsofmolten．Keywords：lasercladd

6、ing；laserp0wer；attenuation；molten；crosssectionoutlineofcladdingzone激光熔覆最初作为一种表面改性工艺，在普通激光直接制造与再制造的一块重要基石，对其进行材料的零件表面涂覆一层具有特殊性能的材料．改研究具有非常重要的意义。善零件表面的耐磨、耐腐蚀等性能，相对传统表面本文对激光熔覆过程中粉末流对激光功率的改性工艺，具有多方面的优越性。当前，对于金属零衰减、激光熔覆所需的激光功率、形成熔池的宽度、件的快速制造，其工艺主要是激光熔覆；且循环经形貌及熔覆带横截面轮廓进行了理论和试验研究。济最

7、关键的一环是再制造。激光熔覆可作为一种优l激光熔覆工艺的基本特征秀的再制造工艺，高效、优质地修复零件和模具。因激光熔覆是通过在基材表面添加材料．并利用此，激光熔覆既是一种重要的表面改性工艺。又是高能密度的激光束，使材料与基材表面薄层一起熔化、凝固，最终在基层表面形成冶金结合的添加层收稿日期：2013—12—30基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075134)的工艺方法。作者简介：刘继常，男，1968年生，教授、博士生导师。在激光熔覆过程中，激光加热工件表面，导致．-——46-．-——工艺·装备《电加工与模具)2014年第4期表面薄层金属熔化

8、．与被送入的粉末一起形成金属式中：为平面上的点的坐标do(X，为点，y)熔池。随着激光扫描运动的持续。熔池不断向前移的功率密度；P为激光