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激光切割設備激光熔覆層的缺陷與表面質量
來源: | 作者:hbzljspt | 發布時間: 1658天前 | 1868 次瀏覽 | 分享到:
激光熔覆層厚度可達3.5mm以上，研究發現，熔覆層越厚，熔覆層的缺陷越多，熔覆層中常見的缺陷為氣孔。激光熔覆中氣孔產生的原因有：1.在激光熔覆過程中，保護氣體對激光熔覆保護不佳，使空氣中氧和氫進入熔覆層（有時也有保護氣成分）。2.熔覆層中的低熔成分（包括粘結劑）與揮發出來的蒸氣來不及析出，形成氣孔。3.粉末圖層中含有水分，在熔覆過程中有機物和水蒸氣來不及析出形成氣孔。4.激光工藝參數選擇不當，例如激層形成氣孔。

激光熔覆層厚度可達3.5mm以上，研究發現，熔覆層越厚，熔覆層的缺陷越多，熔覆層中常見的缺陷為氣孔。激光熔覆中氣孔產生的原因有：1.在激光熔覆過程中，保護氣體對激光熔覆保護不佳，使空氣中氧和氫進入熔覆層（有時也有保護氣成分）。2.熔覆層中的低熔成分（包括粘結劑）與揮發出來的蒸氣來不及析出，形成氣孔。3.粉末圖層中含有水分，在熔覆過程中有機物和水蒸氣來不及析出形成氣孔。4.激光工藝參數選擇不當，例如激層形成氣孔。

激光熔覆層得到質量問題主要表現在：表面不平整度；熔覆層的稀釋率以及冶金結合強度；熔覆層得到氣孔，夾雜尤其是裂紋間距。目前一把按認為影響激光熔覆層質量主要的問題是裂紋缺陷。激光熔覆具有廣泛的應用前景，但因其缺陷同時也限制了激光熔覆向工業應用轉化的速度。

激光熔覆中的裂紋主要在表面和界面搭接面產生并擴展，主要原因有：1.激光熔覆中快速加熱，冷卻，韌性較差的材料在收縮應力作用下拉裂；2.覆層與基體材料得到熱物理性不一樣，如膨脹系數不一致，使覆層被拉裂；3.合金元素的結晶偏析，宏觀組成和組織不勻均造成拉應力產生；4.雜質和顆粒相形狀多少與分布形式不均造成局部開裂；5.覆層能量輸入太少，未熔透；6.氣孔，雜質出萌生裂紋；7.復雜形狀與結構會引起熔覆時熱傳遞擴散不均勻，易出現裂紋，易引起應力不均與應力集中。

關于激光熔覆層的質量控制，國內外學者對激光熔覆層開裂問題進行了許多研究，探討了采用多種方法來克服激光熔覆層開裂問題。

從激光熔覆層的設計來考慮 有人推導出了一個計算殘余應力的微分公式，提出了激光熔覆相的概念。包括化學相容性，組織相容性和物理相容性，據此設計激光熔覆層，可有效防止熔覆層開裂還有人提出了按激光熔覆層材料與基體材料膨脹系數得到匹配公式來設計激光熔覆層材料（包括合金粉和基體）。從優化激光熔覆工藝參數來考慮 采用優化激光熔覆工藝參數（激光功率，掃描秒速度讀，送粉率以及掃描光束重疊等）方法，可改善激光熔池的對流傳質狀態，以控制激光熔覆得到凝固過程，獲得組織西米，均勻，無雜質，偏析的熔覆層。添加某些合金元素或稀土氧化物 這種方法可提高潤濕性，增加激光熔覆層的韌性，例如，在基體表面采用激光熔覆Al2O3或ZrO2陶瓷層時，可添加一定量的Y2O3來改善陶瓷相對的潤濕性。改進激光熔覆的工藝方法 有人提出在激光熔覆過程中，采取預熱和后熱處理措施，以降低熔覆層的抗應力；許伯藩等均提成雙層預涂熔覆方法，以及二次激光熔覆方法。采取輔助措施（例如電磁攪拌輔助激光熔覆） 在激光熔覆過程中施加電磁攪拌是借助于電磁力強迫激光熔池內的熔體流運動，改善凝固過程中的熔體流動，傳熱和傳質，將樹枝晶打碎，達到細化和均勻的目的，電磁攪拌能細化熔覆層的組織晶粒，均勻組織結構，減少或抑制偏析和組織結構疏松，監督固液界面的溫度梯度，減少應力集中，提高覆層的韌性。因而在激光熔覆過程中輔加電磁攪拌能細化和均勻組織結構，減少夾雜，溫度梯度和應力集中，從而有利于減少或抑制激光熔覆層的裂紋。