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光纖激光器改進(jìn)熔覆和增材制造

作者:a 來源: 日期:2019-09-05 09:47:32 人氣:30 評論:0 標(biāo)簽:

眾所周知,熔覆可以改善金屬零件的抗磨損和抗腐蝕性。雖然傳統(tǒng)的電弧焊和基于激光的方法是經(jīng)濟(jì)上可行的工藝,并能帶來不錯的性能,但在熔覆過程中仍然有可能形成碳化物晶粒,從而會影響熔覆層的機(jī)械強(qiáng)度和壽命。本文介紹了一種新的自動化的激光工藝,能避免碳化物晶粒的形成,并探討了新一代光纖激光器如何讓該工藝不受背反射的影響。

 

傳統(tǒng)激光熔覆的特點(diǎn)

 

本雜志在過去介紹過幾次激光熔覆的方法與優(yōu)勢。簡單地說,熔覆材料以粉末或絲狀的形式被引入到零部件的表面,隨后用激光器來選擇性地將這種材料和基材溶化到非常小的深度,以融合這兩種材料。

 

相比電弧焊和熱噴涂方法,激光熔覆具有幾個優(yōu)勢。具體來說,對熱量進(jìn)行精準(zhǔn)而有限的應(yīng)用,可以將零部件的熱變形控制在最小比例甚至不會產(chǎn)生熱變形,從而免去了后續(xù)處理中再加工的需要。同時,激光熔覆也會讓沉積材料和基體材料產(chǎn)生很少的混合(稀釋),在熔覆層和基材之間產(chǎn)生真正牢固的冶金結(jié)合。

 

然而,幾位研究人員注意到,有時候在激光熔覆過程中發(fā)生的材料快速冷卻,會產(chǎn)生結(jié)合缺陷,并在熔覆層中產(chǎn)生一些孔隙,從而導(dǎo)致晶?;蚱渌愘|(zhì)顯微結(jié)構(gòu)的形成。這些結(jié)構(gòu)的特殊性質(zhì)高度依賴于精確的激光工藝參數(shù)與采用的熔覆材料,他們還觀察到裂縫、孔隙和各種柱狀和帶狀晶粒結(jié)構(gòu)的存在。每一個這樣的結(jié)構(gòu)都會影響熔覆層的壽命和有效性。例如,熔覆層裂紋會為腐蝕提供溫床,甚至可能會貫通熔覆層直至基體。晶?;蚱渌⒂^結(jié)構(gòu)會影響熔覆層的機(jī)械性能,并且已經(jīng)被證明在某些情況下會降低熔覆層的抗拉強(qiáng)度。

 

優(yōu)化熔覆工藝

 

對各種工藝參數(shù)的影響進(jìn)行了研究,如激光功率、激光光束掃描速度、送料速度和熔覆材料的精確配方。通過適當(dāng)?shù)乜刂七@些因素,可以將不良的熔覆微觀結(jié)構(gòu)的形成降至最低甚至避免這些瑕疵。具體地說,可以通過以下方法來創(chuàng)建高性能的熔覆系統(tǒng),包括精確地模擬熔覆過程、優(yōu)化熔覆材料,并在之后仔細(xì)控制熔覆工藝流程以重現(xiàn)計算結(jié)果。


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