浅析激光熔覆成形技术的应用及其发展方向.pdf

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1、SpedaIRepons综述浅析激光熔覆成形技术的应用及其发展方向王斌修田新国(青岛理工大学机械工程学院，山东青岛266033)摘要：介绍激光熔覆成形技术的原理、特点和应用，对激光熔覆成形技术的国内外研究进展进行综述，指出该技术存在的问题，并对其发展方向进行预测和展望。关键词：激光熔覆成形无模制造研究现状前景展望中图分类号：TG665文献标识码：ATheapplicationanddevelopmentdirectionoflasercladdingfOrmingtechnologyWANGBinxiu，TIANXinguo(CollegeofMechanicalEngineering

2、，QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，CHN)Abstract：Theprinciple，characteristicsandapplicationoflasercladdingformingareintroducedinthispaper．Theresearchprogressoflasercladdingformingtechnologyathomeandabroadisreviewed．Theproblemsex—istinginthistechnologyareproposedandthedevelopmentdirecti

3、onofthistechnologyisprospectedandpredicted．Keywords：LaserCladdingForming；DielessManufacturing；ResearchStatus；DevelopmentForecast激光熔覆成形技术是20世纪90年代初发展起来除能直接生成近终形三维实体零件外，还具有自身独的一种集激光技术、数控技术、计算机技术和材料加工特的优点：技术等于一体的新型先进制造技术。该技术以“离散+堆积”成形的思想为基础，突破了传统去除材料的加匡镜工方法，把激光熔覆表面强化技术和快速原型制造技术相结合，实现了三维近终形全密度金属零件的分

4、层增材制造。激光熔覆成形时，首先在计算机上生成待加工零件的CAD模型，然后对CAD模型进行切片处鳖望堂壅理，将一个复杂的三维零件转变成一系列的二维平面／／图形，计算机从每一层二维平面图形中获取扫描轨迹指令，控制数控工作台和激光器的运动。加工过程中图1激光熔覆成形原理示意图利用高能激光束在金属基体上形成熔池，将通过送粉(1)可以优化成形零件的结构装置和喷嘴输送来的金属粉末或预先置于基体上的涂激光熔覆成形技术通过逐线、逐层堆积材料进行层快速熔化，金属粉末或涂层快速凝固后，在基材表面零件成形，零件结构可以得到充分的优化。比如使用形成无裂纹和气孔的冶金结合层。该技术能够按照轮这种技术成形塑料注

5、塑模具时，可以在模具的制造过廓轨迹逐线、逐层堆积材料直接生成近终形三维实体程中，将模具内部的冷却通道一起制作出来，并使冷却零件，其工作原理如图1所示。由于激光熔覆成形技通道沿着型芯和型腔的轮廓制造，不但极大提高了冷术可以直接制造全密度金属零件，该技术逐步成为快却效率而且减小了零件的变形，提高了制造精度。速成形加工领域的研究热点和发展方向，具有广阔的(2)成形零件性能优良应用前景。激光具有很高的功率密度，加工过程中熔化和冷1激光熔覆成形技术的特点和应用却速度极快，使得材料内部的组织得到很好的细化，提高了材料的综合力学性能，能够达到甚至超过传统铸与传统的材料成形方法相比，激光熔覆成形技术造

6、和锻造方法成形零件的性能【I-2]。综述speciaIR叩0ns(3)柔性化程度高，可以进行梯度功能材料的制多研究机构进入该领域，并取得了一系列研究成果，其造中美国的LosAlamos国家实验室Sandia国家实验室激光熔覆成形技术可以实现零件的无模近终成和AeroMet公司等所取得的研究成果比较具有代表形，在零件的制造过程中不会产生废水、废气，无边角性。料而且未熔的金属粉末还可以回收再利用，减少了材20世纪90年代中期，美国Sandia国家实验室与料的浪费，缩短了产品的研制周期，具有很高的柔性化UnitedTechnologiesPratt&Whitney公司展开合作，利程度，尤其适

7、合于单件或小批量复杂形状零件的快速用激光近形制造技术，对多种材料的激光熔覆成形工制造。零件在加工过程中采用自动送粉时，可以通过艺进行研究，制造出镍基超合金、钛合金、不锈钢和精确控制不同料斗的送粉速度，在零件的任意部位获H13工具钢等零件，成形零件的性能相对于锻造件在得所需的组织成分和性能，进行梯度功能材料制造，从强度和塑性方面均有显著的提高，加工精度在、Y方而使零件的不同部位具有不同的耐磨、耐腐蚀、耐高温向达到0．05mm，z方向达到0．38m