高速激光熔覆加工參數(shù)

2024年3月29日發(fā)(作者：俞和)

高速激光熔覆相關(guān)技術(shù)參數(shù)介紹

高速激光熔覆是一種快速激光表面處理技術(shù)，主要涉及技術(shù)參數(shù)分為兩個(gè)方面，一是

激光熔覆過(guò)程中，設(shè)備的調(diào)試設(shè)置參數(shù)，稱(chēng)為加工參數(shù)；二是熔覆完成后，對(duì)熔覆效果質(zhì)

量的測(cè)評(píng)衡量參數(shù)，稱(chēng)為檢測(cè)參數(shù)。

加工參數(shù)主要包括激光功率、光斑形狀、光斑尺寸、加工距離、搭接率、熔覆速度、

送粉方式、保護(hù)氣氣壓共8項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。

（1）激光功率，激光器單位時(shí)間內(nèi)輸出的能量。高速激光熔覆一般用KW級(jí)激光器，

如ZKZM-2KW和ZKZM-4KW在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用較多，可滿(mǎn)足大部分的領(lǐng)域使用需求。

（2）光斑形狀，常見(jiàn)的光斑形狀分圓形和矩形兩種，用戶(hù)根據(jù)加工對(duì)象特點(diǎn)選擇使用。

（3）光斑尺寸，光斑尺寸主要影響光功率密度，即單位面積的光能量大小，同等功率

條件下，光斑尺寸越小，光功率密度越大，高功率密度光斑適宜熔覆高熔點(diǎn)的金屬粉末。

（4）加工距離，指激光出光口距基體表面的距離。加工距離過(guò)遠(yuǎn)，金屬粉末容易發(fā)散，

粉末利用率低；加工距離近，激光熔覆頭受激光輻射表面溫度過(guò)高，嚴(yán)重造成粉末堵塞。

（5）搭接率，搭接率是影響熔覆層表面粗糙度的主要因素，搭接率提高，熔覆層表面

粗糙度降低。但搭接部分的均勻性很難得到保證。每道熔覆層之間相互搭接區(qū)域的深度與

每道熔覆層正中的深度有所不同，從而影響了整個(gè)熔覆層。高速熔覆的搭接率高達(dá)

70%-80%(普通熔覆的搭接率為30%-50%)。

（6）熔覆速度，熔覆線速度和熔覆面積速率均可表示熔覆速度大小。中科中美高速激

光熔覆實(shí)測(cè)線速度為30m/min-100m/min，在熔覆厚度0.2-0.5mm時(shí)，熔覆效率每小時(shí)

0.7-1.2平方米。

（7）送粉方式，高速激光熔覆送粉方式主要有環(huán)形送粉和中心送粉兩種方式，中心送

粉較環(huán)形送粉粉末利用率高，但設(shè)計(jì)難度較大，光束需呈環(huán)形圍繞送粉管一周，目前市場(chǎng)

上環(huán)形送粉應(yīng)用較多。

（8）保護(hù)氣氣壓，保護(hù)氣壓力大小加工時(shí)可調(diào)。保護(hù)氣一般使用氮?dú)饣驓鍤猓饕?/p>

于送粉以及在激光熔覆熔池周?chē)纬杀Ｗo(hù)區(qū)域，減少氧化。

檢測(cè)參數(shù)是在高速熔覆完成后，對(duì)熔覆層質(zhì)量好壞的衡量參數(shù)，主要包括孔隙率、硬

度、結(jié)合強(qiáng)度、稀釋率、冷熱疲勞性能、表面粗糙度等。

（1）孔隙率，高速激光熔覆在熔覆過(guò)程中不可避免存在著孔隙，孔隙度的大小與金屬

粉末溫度和速度以及粉末運(yùn)動(dòng)角度有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)粉末運(yùn)動(dòng)速度慢熔覆層的孔隙率會(huì)大。

（2）硬度，由于高速激光熔覆層在形成時(shí)的激冷和高速撞擊，熔覆層晶粒細(xì)化以及晶

格產(chǎn)生畸變，使涂層得到強(qiáng)化，因此，激光熔覆層的硬度比一般材料的硬度要高。ZKZM

高速熔覆激光設(shè)備熔覆粉末，熔覆層表面硬度可達(dá) HRC。

（3）結(jié)合強(qiáng)度，高速激光熔覆層與基體為冶金結(jié)合，即熔覆層和基體的界面間原子相

互擴(kuò)散而形成結(jié)合，這種結(jié)合是在激光作用基體和金屬粉末產(chǎn)生高溫以及粉末高速運(yùn)動(dòng)的

狀態(tài)下形成的。中科中美高速激光熔覆層與基體結(jié)合強(qiáng)度可高達(dá)360MPa。

（4）稀釋率，指熔敷金屬被稀釋的程度，用基材在熔覆層中所占的百分比來(lái)表示。稀