激光溶覆技術(shù)特色以及激光熔覆技術(shù)應(yīng)用存在的問題

近年來，隨著我國再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，逐步形成了包括再制造成形技術(shù)、拆解與清洗技術(shù)及檢測與評估技術(shù)在內(nèi)的再制造技術(shù)體系，有力推動了再制造技術(shù)的柔性化、智能化發(fā)展。激光熔覆作為一種高效的再制造成形技術(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用于多種不同類型的廢舊零部件的修復(fù)實踐中。然而，激光熔覆所產(chǎn)生的的熔覆層質(zhì)量與激光熔覆工藝參數(shù)的選取密切相關(guān)，針對不同材料的基體與金屬粉材，恰當(dāng)?shù)募す馊鄹补に噮?shù)的選取是獲得高質(zhì)量熔覆層的關(guān)鍵。
一、激光溶覆技術(shù)特色及熔覆層性能
激光熔覆也被稱為激光包覆或激光熔敷，是一種表層改性技術(shù)，是指以不同的填料方式在被熔覆基材表層上預(yù)置涂層材料，經(jīng)激光輻照使其與基材表層的一薄層同時熔化，且快速凝固后形成稀釋率極低、與基材呈冶金結(jié)合的表層熔覆層，從而顯著改善基材表層的耐磨、耐熱、耐蝕、抗氧化及電氣特性等的一種表層強化方法。在工業(yè)中應(yīng)用，與堆焊、熱噴涂和等離子噴焊等傳統(tǒng)表層強化技術(shù)相比，該技術(shù)具有以下優(yōu)勢：第一，涂層細晶致密均勻，涂層具有硬度較高，耐磨、耐蝕、抗氧化等特性；第二，熔覆層稀釋率低（一般小于5%），對涂層的沖淡率低（一般5%～8%），與基體呈冶金結(jié)合，可形成較薄的涂層，下降涂層料成本；第三，激光熔覆熱影響區(qū)（HAZ）區(qū)域小，變形小，保證了成形性和力學(xué)性能；第四，工藝可采用數(shù)字化、自動化控制，覆層均勻，質(zhì)量穩(wěn)定，可對難以接近的區(qū)域進行熔覆。熔覆涂層是由各種合金粉末和元素的組成，其組成成分的性質(zhì)、含量和分布狀態(tài)等特色，使得熔覆層有著良好的耐磨性能和耐蝕性能。這也是在工業(yè)中的應(yīng)用和研究的關(guān)鍵原因。激光熔覆工藝方法包括兩方面：第一，預(yù)置粉末法是通過噴涂或粘結(jié)等方法將材料預(yù)置于基體合金表層，進行激光束加熱，涂覆層與基材表層熔化，熔化的合金快速凝固于基材表層，形成冶金結(jié)合的合金熔覆層。第二，同步送粉（絲）法是通過送粉（絲）裝置在激光熔覆的過程當(dāng)中同時將合金粉末（絲）送入熔池，送粉（絲）與熔覆同步進行，快速形成合金熔覆層；預(yù)置粉末結(jié)構(gòu)簡單，實施容易，但預(yù)置粉末厚度和粘結(jié)劑很難控制；同步式送粉，熔覆層均勻，效率高，但送粉裝置及粉末要求高。
二、激光熔覆技術(shù)應(yīng)用存在的問題
激光熔覆成形技術(shù)是一門涉及激光技術(shù)、材料加工技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機技術(shù)等于一體的多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科，同時也是一種新興的先進制造技術(shù)。在基體上，使用高能量密度的激光輻射將其在基體表層熔化，且快速凝固形成以基體表層為冶金結(jié)合的表層涂層的加工過程。研究者常使用的送粉方法主要是：同步送粉法和粉末預(yù)置法。金屬3D打印增材制造技術(shù)是一種基于離散一堆積原理的新型數(shù)字化成形技術(shù)。激光熔覆成形技術(shù)是激光表層熔覆結(jié)合3D打印技術(shù)，在高功率激光掃描下，使得金屬粉末一層一層熔合堆積在一起，從而形成致密的金屬零件。在激光熔覆成形中，材料在高功率的激光照射下，經(jīng)歷了快速加熱、熔化和隨后的凝固冷卻等一系列過程，使得激光熔覆成形過程當(dāng)中的溫度具有動態(tài)、時變、不均勻等特色?？焖偌訜岷湍淌遣牧蠚堄鄳?yīng)力的主要來源，使得熔融區(qū)形成高應(yīng)力區(qū)，下降了構(gòu)件的壽命，使構(gòu)件易出現(xiàn)精度的喪失，引起變形，這嚴(yán)重影響了激光熔覆的安全可靠性。