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激光熔覆技術:今后發展方向

2022-02-22 09:11:12

隨著現代科學技術和工業不斷發展,零部件的工作環境越來越趨于復雜化,表面性能的要求也越來越高,因此零件報廢率大大增加。通常由于表面失效而報廢的零件主要有轉子葉片、輥軸類零件、齒輪類零件、接頭類零件等。在零部件整體性能滿足工況的條件下,為表面損傷的零部件都是可以修復。如果能對因誤或服役損傷而致使報廢的零件進行修復,不能夠挽回巨大的經濟和時間損失,還可以提高資源的利用率,也符合中國可持續發展的戰略當今國內外對激光熔覆的研究大致從以下幾個角度出發:一是激光熔覆的機理研究;二是激光熔覆工藝及其組織性能的研究;三是激光熔覆的應用研究。現對激光熔覆技術的各方面研究發展狀況作以介紹,并指出其存在的主要問題及其今后的發展方向。


1.激光熔覆的機理研究


激光熔覆是一個動態熔化過程,熔池尺寸小,不存在著傳熱現象,而且也存在著對流、質量傳遞等,它們直接影響熔池的宏觀形貌、偏析、組織和成分的均勻性及其他物理冶金性能,因此研究激光熔覆加熱理論,搞清激光熔覆過程中的熱傳導、對流及質量傳遞等問題,對于弄清激光熔覆理論具有重要意義。

2.激光熔覆工藝及其組織性能的研究


激光熔覆工藝方法有兩種類型:


(1)一步法(同步法)


該方法為在激光束輻照工件的同時向激光作用區送熔覆材料的工藝,它又有兩種方法。


①同步送粉法:使用專用送粉裝置將單種或混合粉末送入熔池,控制粉末送入量和激光掃描速度即可調整熔覆層的厚度。由于松散的粉末對激光的吸收率大,熱效率高,可獲得比其他方法更厚的熔覆層,容易實現自動化。國外實際生產中采用較多。


②同步送絲法:此法工藝原理雖與同步送粉法相同,但熔覆材料是預先成絲材或使用填充絲材。此法便利且不浪費材料,更易熔覆層的成分均勻性,尤其是當熔覆層是復合材料時,不會因粉末比重或粒度大小的不同而影響覆層質量,且通過對絲材進行預熱的精細處理可提高熔覆速率;但是絲材表面光滑,對激光的反射較強,激光利用率相時較低。此外,線材制造過程較復雜,且品種規格少。


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