蘇州中科中美激光科技有限公司

 高速激光熔覆是一種先進(jìn)的快速綠色金屬表面處理技術(shù)，已被國家科技部立項(xiàng)作為代替鍍鉻的技術(shù)之一。高速激光熔覆具有加工效率高、后續(xù)加工量小、成本低、加工精細(xì)等特點(diǎn)，是金屬激光表面改性技術(shù)領(lǐng)域的一次重大技術(shù)突破。

實(shí)際工作中，高速熔覆涉及的主要技術(shù)參數(shù)包括兩個方面：一是激光熔覆過程中設(shè)備的調(diào)試設(shè)置參數(shù)，稱為加工參數(shù)；二是熔覆完成后對熔覆效果質(zhì)量的檢測評價參數(shù)，稱為檢測參數(shù)。

加工參數(shù)主要包括激光功率、搭接率、熔覆速度、送粉量、送粉氣壓和保護(hù)氣氣壓等5項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。

（1）激光功率：激光器單位時間內(nèi)輸出的能量。高速激光熔覆一般用kW級激光器，如中科中美生產(chǎn)的ZKZM-2000W和ZKZM-4000W在市場上推廣應(yīng)用較多，可滿足大部分的科研和生產(chǎn)需求。

（2）搭接率：搭接率一方面影響熔覆層表面粗糙度，另一方面影響熔覆效率。高速熔覆的搭接率較高，一般為60%-80%(普通熔覆的搭接率為30%-50%)。

（3）熔覆速度：熔覆線速度和熔覆效率均可表示熔覆速度大小。中科中美ZKZM-4KW熔覆實(shí)測線速度可做到5m/min-100m/min，在熔覆厚度0.2-1.2mm時，熔覆效率每小時0.5-1.2平方米。

（4）送粉量：高速熔覆的送粉量主要與粉末熔點(diǎn)特性、激光功率、工件運(yùn)動線速度有關(guān)，既要保證粉末充分熔化，同時粉末也不能過燒。

（5）送粉氣壓和保護(hù)氣氣壓，高速熔覆的送粉方式為氣動送粉，送粉氣壓要與送粉量想匹配。保護(hù)氣氣壓的選擇既要在熔池周圍形成保護(hù)區(qū)域，減少氧化，也不能太大，影響粉末的飛行路徑。

檢測參數(shù)是在高速熔覆完成后，對熔覆層質(zhì)量好壞的衡量參數(shù)，主要包括熔覆層厚度、結(jié)合強(qiáng)度、孔隙率、稀釋率、表面粗糙度、硬度耐磨性等6項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。

（1）熔覆層厚度：熔覆層厚度主要取決于熔覆功率、送粉量和工件運(yùn)動線速度。高速熔覆可實(shí)現(xiàn)0.2-1.5mm的熔覆層厚度，特殊情況下，可進(jìn)行多層熔覆實(shí)現(xiàn)較厚的熔覆厚度。但0.5mm以下的熔覆層厚度更能發(fā)揮高速熔覆的優(yōu)勢。

（2）結(jié)合強(qiáng)度：高速激光熔覆與熱噴涂的最主要區(qū)別在于：高速熔覆在熔化粉末的同時，也將小部分能量用于熔化工件基體，熔融粉末在熔融基體界面處產(chǎn)生原子相互擴(kuò)散而形成冶金結(jié)合。高速激光熔覆層與基體結(jié)合強(qiáng)度可高達(dá)360MPa以上。

（3）孔隙率：空隙的出現(xiàn)主要原因有粉末未熔化充分、粉末過度氧化等，選擇適當(dāng)?shù)娜鄹补β?、送粉量和工件運(yùn)動速度，高速熔覆的孔隙率可接近零。

（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表示。稀釋率對熔覆層性能有較大的影響。稀釋率的大小主要受金屬粉末流量、熔覆功率和熔覆速率等因素影響。中科中美大量的用戶數(shù)據(jù)表明，高速熔覆的稀釋率極低，可降到3%以下。

（5）表面粗糙度：高速熔覆層的表面平整度受搭接率、送粉量大小、載氣流壓力以及機(jī)床運(yùn)動精度等多方面因素等影響。參數(shù)匹配恰當(dāng)，高速熔覆層的粗糙度可實(shí)現(xiàn)熱噴涂的效果。

（6）硬度耐磨性：高速熔覆層的硬度耐磨性主要取決于粉末特性。

實(shí)際高速激光熔覆工作中，需要根據(jù)粉末、基材特性及加工需求，設(shè)置合適的加工參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)技術(shù)檢測指標(biāo)要求。