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几种常见的激光熔覆技术介绍

发布时间: 2019-12-11 10:44:23       浏览:

进入21世纪后,随着大功率激光器技术的成熟,激光熔覆技术的产业化才得到了快速发展。

激光熔覆技术具有稀释率低、热输入小、材料广泛等众多优点,目前已在产业化应用的过程中演化出多种不同类型,并广泛应用于增材制造、再制造、表面工程的各个领域。
       按照激光熔覆的材料类型和材料与激光束的耦合形式,可将常见的激光熔覆技术分为同轴送粉激光熔覆技术、旁轴送粉激光熔覆技术(也叫侧向送粉激光熔覆技术)、高速激光熔覆技术(也叫超高速激光熔覆技术)及高速丝材激光熔覆技术。

同轴送粉激光熔覆技术

同轴送粉激光熔覆技术一般采用半导体光纤输出激光器和盘式气载送粉器,熔覆头采用中心出光的圆形光斑方案,光束周围环状送粉或者多束送粉,并设置由专门的保护气通道,粉束、光束与保护气流交于一点。熔覆工作时该焦点处会形成熔池,随着熔覆头与工件做相对运动,在工件表面形成覆层。


旁轴送粉激光熔覆技术

旁轴送粉激光熔覆技术也叫侧向送粉激光熔覆技术,其一般采用半导体直输出激光器或半导体光纤输出激光器和重力送粉器,熔覆头采用矩形光斑+旁轴宽带送粉方案。熔覆头工作时,合金粉末经送粉嘴输送至工件表面进行预置,随着熔覆头与工件做相对运动,矩形的激光束扫描预置的合金粉末并将其熔化形成熔池,冷却后形成熔覆层。

超高速激光熔覆技术

超高速激光熔覆技术是德国弗劳恩霍夫激光技术研究所开发的一种新型的激光熔覆技术,于2017年开始在国内进行推广应用。超高速激光熔覆技术采用光束质量较好的半导体光纤输出激光器或光纤激光器,采用精密设计的高速激光熔覆头和高转速或移动速度的运动机构。其激光束与粉束、惰性气体气流的耦合经过精密设计,工作时使一部分激光能量用于加热粉束,另一部分穿透粉束的激光束加热基材,粉末在进入熔池之前就已经熔化或加热至很高的温度,缩短了粉末熔化所需的时间,因此可以实现非常高的熔覆线速度(线速度最高可达200m/min,普通激光熔覆最高2m/min)。


超高速激光熔覆技术

超高速激光熔覆技术是德国弗劳恩霍夫激光技术研究所开发的一种新型的激光熔覆技术,于2017年开始在国内进行推广应用。超高速激光熔覆技术采用光束质量较好的半导体光纤输出激光器或光纤激光器,采用精密设计的高速激光熔覆头和高转速或移动速度的运动机构。其激光束与粉束、惰性气体气流的耦合经过精密设计,工作时使一部分激光能量用于加热粉束,另一部分穿透粉束的激光束加热基材,粉末在进入熔池之前就已经熔化或加热至很高的温度,缩短了粉末熔化所需的时间,因此可以实现非常高的熔覆线速度(线速度最高可达200m/min,普通激光熔覆最高2m/min)。


激光熔覆技术原理

武汉天昱智能制造有限公司熔覆技术利用高能激光束将合金材料熔覆在工件表面,得到与基体材料成分相同或接近但性能更优的冶金层,采用预置粉法或同步送粉法,在基体表面输送熔覆材料,以激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,快速凝固形成稀释度极低、与基体冶金结合的表层,从而修复缺损,并改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能。

激光熔覆技术具有自动化修复、修复层与基体冶金结合、强度高、热量注入小、零件变形小、修复尺寸精确可控等优点,对环境无污染,而且修复后使用性能大大提高。该技术已成功用于输油装备、冶金轧辊、发电机组等重大关键零部件修复,取得显著的经济社会效益。

(文章部分内容来源:3D科学谷)

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