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高速激光熔覆技术新发展
关键词:高速激光熔覆
2020-02-25

作为一种金属材料表面改性技术,可以有效改变金属表面的硬度、耐磨、耐腐和耐高温特性。半个多世纪以来,该技术在实际应用中得到不断的改进和发展,除了材料和工艺之外,和送粉技术也不断得到升级换代。80-90年代,熔覆器主要为co2激光器和。2010年以后又出现了(分直接输出和光纤耦合输出两种)。近年来,又开始争夺半导体激光器的熔覆市场。

同时,人们也在不断摸索改进粉末与激光的作用方式,发明了多种送粉技术,包括预置送粉、旁轴送粉和中心送粉等等。预置送粉是采用铺粉或重力送粉器将粉末预置于光斑经过的路径上,预置送粉技术简单,送粉过程无粉末飞溅,粉末利用率高,但通用性不强。旁轴送粉采用气动方式,将粉末送到光斑内,旁轴送粉分非对称的侧送粉和对称的同轴送粉两种,侧送粉易受运动方向影响,熔覆质量相对较差。同轴送粉熔覆质量好,通用性强。同轴气动送粉是一种“粉包光”的技术,它使用多束汇聚粉流或环状汇聚粉流,将中心的包围。中心送粉也是气动送粉,它是一种“光包粉”的技术,它是通过设计一种空心光束实现对中心粉流的包围。

近年来,高速作为一种最新的技术已经引起了煤矿、钢铁、石油化工、电力等各行各业的广泛关注。最近,中心送粉成功地用于高速激光熔覆技术之中,使用多束激光将中心粉流包住,在熔池之上粉末熔化并落入熔池之中。

                          中心送粉高速熔覆原理图                                   旁轴送粉高速熔覆原理图

                          中心送粉高速熔覆原理图                                      旁轴送粉高速熔覆原理图


相对于同轴气动送粉,中心送粉的特点是粉末为单一粉流,不存在不同方向粉流的相互撞击散射。另外,在垂直向下熔覆加工时,可以使用较低的送粉气压,这样,一方面粉流速度相对较慢,粉末与激光的作用时间长,更易于粉末在熔池上空的熔化。另一方面,较低的粉流速度,也减少粉流与基体之间的弹射。实际应用表明,中心送粉高速熔覆熔覆过程飞溅明显减小,火花相当轻柔,粉末利用率大大提高。




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