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幾種常見的激光熔覆技術介紹

發布時間: 2019-12-11 10:44:23       瀏覽:

進入21世紀后,隨著大功率激光器技術的成熟,激光熔覆技術的產業化才得到了快速發展。

激光熔覆技術具有稀釋率低、熱輸入小、材料廣泛等眾多優點,目前已在產業化應用的過程中演化出多種不同類型,并廣泛應用于增材制造、再制造、表面工程的各個領域。
       按照激光熔覆的材料類型和材料與激光束的耦合形式,可將常見的激光熔覆技術分為同軸送粉激光熔覆技術、旁軸送粉激光熔覆技術(也叫側向送粉激光熔覆技術)、高速激光熔覆技術(也叫超高速激光熔覆技術)及高速絲材激光熔覆技術。

同軸送粉激光熔覆技術

同軸送粉激光熔覆技術一般采用半導體光纖輸出激光器和盤式氣載送粉器,熔覆頭采用中心出光的圓形光斑方案,光束周圍環狀送粉或者多束送粉,并設置由專門的保護氣通道,粉束、光束與保護氣流交于一點。熔覆工作時該焦點處會形成熔池,隨著熔覆頭與工件做相對運動,在工件表面形成覆層。


旁軸送粉激光熔覆技術

旁軸送粉激光熔覆技術也叫側向送粉激光熔覆技術,其一般采用半導體直輸出激光器或半導體光纖輸出激光器和重力送粉器,熔覆頭采用矩形光斑+旁軸寬帶送粉方案。熔覆頭工作時,合金粉末經送粉嘴輸送至工件表面進行預置,隨著熔覆頭與工件做相對運動,矩形的激光束掃描預置的合金粉末并將其熔化形成熔池,冷卻后形成熔覆層。

超高速激光熔覆技術

超高速激光熔覆技術是德國弗勞恩霍夫激光技術研究所開發的一種新型的激光熔覆技術,于2017年開始在國內進行推廣應用。超高速激光熔覆技術采用光束質量較好的半導體光纖輸出激光器或光纖激光器,采用精密設計的高速激光熔覆頭和高轉速或移動速度的運動機構。其激光束與粉束、惰性氣體氣流的耦合經過精密設計,工作時使一部分激光能量用于加熱粉束,另一部分穿透粉束的激光束加熱基材,粉末在進入熔池之前就已經熔化或加熱至很高的溫度,縮短了粉末熔化所需的時間,因此可以實現非常高的熔覆線速度(線速度最高可達200m/min,普通激光熔覆最高2m/min)。


超高速激光熔覆技術

超高速激光熔覆技術是德國弗勞恩霍夫激光技術研究所開發的一種新型的激光熔覆技術,于2017年開始在國內進行推廣應用。超高速激光熔覆技術采用光束質量較好的半導體光纖輸出激光器或光纖激光器,采用精密設計的高速激光熔覆頭和高轉速或移動速度的運動機構。其激光束與粉束、惰性氣體氣流的耦合經過精密設計,工作時使一部分激光能量用于加熱粉束,另一部分穿透粉束的激光束加熱基材,粉末在進入熔池之前就已經熔化或加熱至很高的溫度,縮短了粉末熔化所需的時間,因此可以實現非常高的熔覆線速度(線速度最高可達200m/min,普通激光熔覆最高2m/min)。


激光熔覆技術原理

武漢天昱智能制造有限公司熔覆技術利用高能激光束將合金材料熔覆在工件表面,得到與基體材料成分相同或接近但性能更優的冶金層,采用預置粉法或同步送粉法,在基體表面輸送熔覆材料,以激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化,快速凝固形成稀釋度極低、與基體冶金結合的表層,從而修復缺損,并改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能。

激光熔覆技術具有自動化修復、修復層與基體冶金結合、強度高、熱量注入小、零件變形小、修復尺寸精確可控等優點,對環境無污染,而且修復后使用性能大大提高。該技術已成功用于輸油裝備、冶金軋輥、發電機組等重大關鍵零部件修復,取得顯著的經濟社會效益。

(文章部分內容來源:3D科學谷)

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