激光熔覆技術(shù)是一項新興的表面改型技術(shù)。具有較低稀釋率、熱影響區(qū)小、與基面形成冶金結(jié)合、熔覆件扭曲變形比較小、過程易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。激光熔覆技術(shù)應(yīng)用到模具表面處理上,可以極大提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蝕、耐疲勞等機械性能,極大提高材料的使用壽命。同時,還可以用于修復模具,大量節(jié)約加工成本。
激光融覆興起于20世紀80年代,是一種先進的激光表面改性技術(shù)。它通過預置或同步方式在基材表面添加具有特定功能的熔覆材料,利用高能量密度104~106W/cm2)的激光束照射融覆材料,使之與基材表面薄層一起熔凝成為冶金結(jié)合的添料熔覆層,顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化和抗疲勞等性能。
圖1 同步送粉式激光融覆
圖2 融覆層結(jié)構(gòu)
目前,利用激光熔覆技術(shù)可以制備鐵基、鎳基、鈷基、鋁基、鈦基、鎂基等金屬基復合材料。從功能上分類:可以制備單一或同時兼?zhèn)涠喾N功能的涂層如:耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等以及特殊的功能性涂層。從構(gòu)成涂層的材料體系看,從二元合金體系發(fā)展到多元體系。多元體系的合金成分設(shè)計以及多功能性是今后激光熔覆制備新材料的重要發(fā)展方向。常見的激光熔覆材料見下表:
隨著控制技術(shù)以及計算機技術(shù)的發(fā)展,激光熔覆技術(shù)越來越向智能化、自動化方向前進。目前德國通快提供集成了碟片式激光器、光纖傳導光路系統(tǒng)、自動化可調(diào)粉末輸送系統(tǒng)、光斑直徑大小可調(diào)融覆加工頭、離線編程軟件和全過程參數(shù)檢測系統(tǒng)的五軸聯(lián)動數(shù)控激光融覆加工機床TruLaser Cell7000和六軸聯(lián)動機器人激光融覆系統(tǒng)。
激光熔覆是一個復雜的物理、化學冶金過程,熔覆過程中的參數(shù)對熔覆件的質(zhì)量有很大的影響。激光熔覆中的過程參數(shù)主要有激光功率、光斑直徑、離焦量、送粉速度、移動速度、熔池溫度等。它他們的對熔覆層的稀釋率、裂紋、表面粗糙度以及熔覆零件的致密性都有著很大影響。此外融覆前的預處理,融覆時的溫度控制,也會影響激光融覆加工的質(zhì)量。這些都是激光融覆在模具再制造中需要注意的。
轉(zhuǎn)載請注明出處。