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1、机械制造与自动化吴健,影响激光熔覆层品质的主要因素分析影响激光熔覆层品质的主要因素分析吴健(江苏大学,江苏镇江212013)摘要:从熔覆层表面形貌和稀释率两个评判依据出发,简要阐述了影响激光熔覆层品质的主要因素:激光功率、光斑形状和尺寸、基体材料、涂层材料和搭接率,并由此提出了相应的改善措施,以期提高熔覆层品质。关键词:激光熔覆;稀释率;激光功率;涂层粉末;搭接率中图分类号:TG17444文献标识码:A文章编号:1671-5276(2004)04-0052-05TheAnalysisofMainFactorsA
2、ffectingtheQualityofLaserCladdingLayerandtheOptimizingMeasuresWUJian(JingsuUniversity,JSZhengjiang212013,China)Abstract:Basedonthesurfaceappearanceofcladdinglayeranditsdilutionrate,thearticlebrieflydemon-stratesthemainfactorsaffectingthequalityofcladdinglayer:laserpower,th
3、eshapeandthesizeoflaserbeam,matrixmaterial,coatingmaterialandoverlappingrate.Italsoputforwardthecorrespondingmeasurestoimprovethequalityofcladdinglayer.Keywords:lasercladding;dilutionrate;laserpower;coatingpowder;overlappingrate学科的高新技术。它通过采用涂层+基体模式,1激光熔覆在低成本基体上制备耐磨、耐蚀、耐
4、高温、抗氧化、1.1激光表面改性技术隔热、绝缘、热辐射、抗辐射、导电和生物功能等多激光表面改性技术是近30年来发展起来的高种特性的表面强化层。目前国内外已先后开展了新技术,它可以显著提高材料的硬度、强度、耐磨在软钢、不锈钢、可锻铸铁、模具钢、铜合金、钛合性、耐腐蚀性和耐高温性能等,同时可使材料心部金、灰铸铁、铝合金及特殊合金上用钴基、镍基、铁仍然保持较好的韧塑性,从而大大提高产品品质,基等自熔合金粉末及陶瓷相进行激光熔覆工作。成倍延长产品寿命,降低生产成本,取得可观的经该研究工作主要集中在新型熔覆材料的研究与开济效益。按照激光与材料相互作
5、用的机理,激光表发、熔覆材料引入方式的分析与改进、热物理模型面改性技术主要包括激光淬火、激光冲击强化、激的数学理论模型的建立、工艺参数的智能化、熔覆光合金化、激光熔覆、激光非晶化和微晶化、激光冲层组织与性能的研究、表面品质控制及熔覆层裂纹击硬化、激光熔凝和激光化学气相沉积等多种工艺产生的原因与分析研究等方面,尤其是激光熔覆工技术。在众多的现代表面改性技术中,激光表面改艺和设备两方面的研究进展决定了这一学科高新性技术因其具有对基体材料的适应范围宽和改善技术的发展水平。性能幅度大的优点而成为材料表面改性的最有效2激光熔覆机理及其特点手段之一。
6、1.2激光熔覆的研究现状2.1激光熔覆机理激光熔覆技术是激光表面改性技术发展最迅激光熔覆是利用高能量激光束熔化涂层材料速、最具广泛应用前景的技术之一,是涉及光、机、和一薄层基体,形成一个无气孔、无裂纹并能和基电、计算机、材料、物理、化学等多门学科领域的跨体形成良好冶金结合的表面涂层,是远离平衡态的52http://ZZHD.chinajournal.net.cnE-mail:ZZHD@chinajournal.net.cn机械制造与自动化机械制造与自动化吴健,影响激光熔覆层品质的主要因素分析快速加热、快速冷
7、却的复杂的物理冶金过程,激光3激光熔覆层品质的主要影响熔覆实验装置如图1所示。该技术利用高能密度的激光使材料表面成分、组织结构和性能实现预期因素变化。激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类:预激光熔覆层表面品质的优劣可以根据熔覆层置涂层式激光熔覆和同步送粉式激光熔覆。预置表面形貌和稀释率两个方面来判断,也就是从宏观涂层式激光熔覆的主要工艺流程为:基体熔覆表面上观察熔覆层表面是否平整光滑、有无裂纹和气孔预处理预置涂层材料预热激光熔化后热等缺陷,从微观上计算熔覆层稀释率的大小。处理。同步送粉式激光熔覆的主要工艺流程为:基残余拉应力是开
8、裂的主要原因,包括热应力、体熔覆表面预处理送料激光熔化后热处理。相变应力和约束应力三个方面,其中热应力的影响目前应用于激光熔覆的激光器主要是输出功率为最为明显。熔覆层的开裂阻
