高速激光熔覆技術(shù)工藝對熔覆層組織和性能的影響

時間：2022-11-03

激光熔覆是指在熔覆基體表面以不同方式添加激光熔覆材料，利用激光束作為熱源，將熔覆材料熔化凝固到基體表面，制備與基體形成冶金結(jié)合的表面涂層，從而實現(xiàn)材料表面改性和產(chǎn)品表面修復(fù)的過程。激光熔覆技術(shù)可以在廉價的金屬基體表面制備高性能的涂層，具有很高的經(jīng)濟效益，得到了廣泛的關(guān)注和研究，發(fā)展迅速?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備和重要零件的表面強化和損傷修復(fù)。

與傳統(tǒng)表面處理技術(shù)相比，激光熔覆制備的涂層組織均勻致密，晶粒細小，熱輸入小，稀釋率低，具有良好的應(yīng)用前景，但也存在一些問題。傳統(tǒng)激光熔覆的稀釋率往往在10%以上，熔覆層需要達到一定的厚度才能有效達到防護效果，且表面粗糙度較高，需要經(jīng)過后續(xù)的車削和磨削才能投入使用，造成材料的浪費。在激光熔覆過程中，激光能量主要作用于基體表面的熔池，增加了激光能量對基體的熱輸入，可能導(dǎo)致較大的應(yīng)力和裂紋。同時，傳統(tǒng)激光熔覆在大面積熔覆中的生產(chǎn)效率較低，較大地制約了激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

為解決上述問題，位于Flawn的Hof激光技術(shù)研究所開發(fā)了**高速激光熔覆技術(shù)，并于2017年完成了**高速激光熔覆設(shè)備的研發(fā)。與傳統(tǒng)的激光熔覆技術(shù)不同，**高速激光熔覆技術(shù)采用同軸送粉方式控制粉末在熔池上方的激光束會聚，使大部分激光能量直接作用在激光粉末上，熔覆粉末在到達熔池前處于熔融或半熔融狀態(tài)，從而減少粉末在熔池中的時間，減少對基體的熱輸入，大大提高熔覆效率和粉末利用率。

由于**高速激光熔覆的工作特性不同于傳統(tǒng)激光熔覆，為了研究**高速激光熔覆的主要工藝參數(shù)對熔覆層組織和性能的影響，采用**高速激光熔覆技術(shù)在9Cr2Mo鋼基體表面制備了M2高速鋼涂層，并對熔覆層的組織和力學(xué)性能進行了表征。

結(jié)果表明:

1、當激光功率較高時，晶粒尺寸明顯增大。

2.、熔覆速度越高，晶粒尺寸越小。

3、當熔覆道次之間的距離減小時，晶粒尺寸趨于增大;

隨著能量密度的增加，晶粒尺寸有增大的趨勢，但各種工藝參數(shù)的影響不同，激光功率對其影響較大。

工藝參數(shù)對熔覆層的顯微硬度影響很大

當激光功率較高時，熔覆層的硬度增加，且層內(nèi)硬度分布均勻，波動較小。隨著熔覆速度的降低，熔覆層的顯微硬度明顯增加。隨著熔覆層間距的增加，熔覆層的顯微硬度降低。隨著能量密度的增加，熔覆層的顯微硬度明顯增加。但當能量密度較低時，熔覆層成形較差，難以形成良好的多道次搭接。

可以看出，改變**高速激光熔覆的工藝參數(shù)，提高熔覆層的輸入能量密度，可以使熔覆層的顯微硬度較加均勻，平均硬度明顯提高。因此，獲得較高質(zhì)量的熔覆層提供技術(shù)基礎(chǔ)，從而拓寬**高速激光沉積技術(shù)的應(yīng)用范圍，促進其推廣應(yīng)用具有重要意義。

詞條
詞條說明
脈沖激光清洗設(shè)備原理及發(fā)展趨勢
脈沖激光清洗除銹是一種的表面處理技術(shù)，利用脈沖激光能量作用于金屬表面，通過物理、化學(xué)作用去除表面污染物、鐵銹、氧化物等，從而清洗金屬。表面目的。該技術(shù)具有、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。一、脈沖激光清洗除銹原理脈沖激光清洗除銹的原理主要是利用激光與物質(zhì)相互作用時產(chǎn)生的熱能、光能、沖擊波和氣體等物理化學(xué)效應(yīng)。當脈沖激光照射金屬表面時，光能被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬表面升溫
激光熔覆層裂紋產(chǎn)生的原因
激光熔覆是一個加熱和快速冷卻的過程。在短時間內(nèi)，熔覆材料和基底需要先熔化成液態(tài)，再由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。在這個過程中，熔覆層受到外界的約束產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當內(nèi)應(yīng)力**過熔覆層的屈服強度時，就會產(chǎn)生裂紋。裂紋引起的殘余內(nèi)應(yīng)力主要包括熱應(yīng)力、微結(jié)構(gòu)應(yīng)力和約束應(yīng)力，其中熱應(yīng)力對裂紋的影響較大。(1)熱應(yīng)力由于熔覆層溫度與室溫有較大的溫差，不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，熔覆層的冷卻收縮率也不同，收縮率差異產(chǎn)生的應(yīng)力就是
造成輥壓機軸磨損的主要原因
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