激光熔覆亦稱(chēng)激光包覆或激光熔敷，是一種新的表面改性技術(shù)。它通過(guò)在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿(mǎn)足了對(duì)材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。

與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)，因此激光熔覆技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。

在煤炭綜采領(lǐng)域，液壓支架、采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、刨煤機(jī)等被廣泛應(yīng)用，其關(guān)鍵部件如液壓支架液壓油桿，采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、刨煤機(jī)上用截齒是更換量最大的煤礦機(jī)械零件之一，為了提高使用壽命,需要對(duì)這些關(guān)鍵部件進(jìn)行表面熔覆處理。通過(guò)激光熔覆修復(fù)處理，可大大提高基體表面耐磨、耐腐蝕、耐熱、抗氧化及抗疲勞特性。因此，液壓支架、截齒的使用壽命能夠大大提高。

北京飛虹激光科技有限公司針對(duì)煤炭行業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)出的大功率半導(dǎo)體激光熔覆系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

(1)能量注入可控；

(2)冷卻速度快，熱畸變??；

(3)成分，厚度，稀釋率可控；

(4)組織細(xì)密，性能好；

(5)節(jié)省高性能材料；

(6)易于自動(dòng)化，一致性好。

與第一代CO2激光器、第二代YAG激光器相比較，北京飛虹激光科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)的大功率半導(dǎo)體激光器具有體積小、效率高、免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，在激光熔覆領(lǐng)域具備以下優(yōu)勢(shì)：

1、整機(jī)功耗小，節(jié)約能源

以3KW半導(dǎo)體激光器為例，整機(jī)消耗電能9KW，包含水冷機(jī)、激光電源、控制系統(tǒng)用電，插頭效率33%，光電轉(zhuǎn)化效率37.5%，每日雙班生產(chǎn)16小時(shí)運(yùn)行費(fèi)用中電費(fèi)就需要（工業(yè)電按0.8元/度）￥115.2元，與橫流CO2激光器相比每天節(jié)約的電能費(fèi)用為￥1200余元。

2、產(chǎn)生激光無(wú)需更換耗材

半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生激光的原理是利用量子阱技術(shù)將電子和空穴在有源區(qū)復(fù)合經(jīng)過(guò)增益輸出激光光束，整個(gè)過(guò)程無(wú)需更換產(chǎn)生激光的泵浦源耗材，能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少，是目前各種激光器類(lèi)型中效率最高的激光器。

3、激光功率波動(dòng)

半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生激光原理為固體材料物質(zhì)受激發(fā)產(chǎn)生激光，因此不存在氣體激光器的工作介質(zhì)不均勻的問(wèn)題，功率波動(dòng)＜2%，在千瓦級(jí)輸出狀態(tài)下可以保證激光熔覆及相變硬化的一致性。

4、金屬吸收率高

半導(dǎo)體激光器的激光輸出波長(zhǎng)為近紅外，激光波長(zhǎng)約1微米左右，金屬材料在此波段有較高的吸收率。鋼對(duì)半導(dǎo)體激光的吸收率在70%左右，比CO2激光器高十倍左右。在激光熔覆或相變硬化應(yīng)用中，不需要涂抹墨水等吸收劑。

5、體積小巧，使用靈活方便，不存在焦點(diǎn)漂移現(xiàn)象

以3KW半導(dǎo)體激光器為例，激光器機(jī)頭尺寸為（長(zhǎng)*寬*高）0.42米*0.17米*0.13米，水冷機(jī)尺寸為（長(zhǎng)*寬*高）0.86米*0.71米*1.25米，占地面積小于1平米，激光器機(jī)頭直接懸掛于機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，激光器隨激光運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一起移動(dòng)，因此不存在焦點(diǎn)偏移問(wèn)題。

6、光斑尺寸適合應(yīng)用于大面積激光熔覆

應(yīng)用于大面積熔覆及表面硬化的半導(dǎo)體激光器的光斑尺寸典型值為20mm*1mm，其單道熔覆的軌跡寬度為橫流CO2激光器的5倍，因此可以有效提高熔覆效率，縮短大型工件的熔覆修復(fù)時(shí)間。

7、維護(hù)方便

半導(dǎo)體激光系統(tǒng)主要由激光器機(jī)頭、電源系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，由于光電轉(zhuǎn)化效率高，因此對(duì)電源和水冷機(jī)系統(tǒng)的要求較低，不需要大功率的電源與水冷系統(tǒng)，因此維護(hù)便捷。半導(dǎo)體激光器不存在諧振腔失調(diào)的問(wèn)題，因此對(duì)于激光光路系統(tǒng)免維護(hù)。