激光切割機(jī)的激光熔覆技術(shù)是指以不同的添料方式在被熔覆的基體表面上放置被選擇的涂層材料，經(jīng)過激光輻射使 之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低、與基體成冶金幾何的表面涂層，從而顯著 的改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的工藝方法。 激光熔覆是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)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。其參 數(shù)主要有激光功率。光斑直徑、送粉速度、掃描速度等，他們對熔覆層的稀釋率、裂紋、表面粗糙以及熔 覆零件的致密性都有著很大的影響，而這些影響都可以從熔池的溫度變化中體現(xiàn)出來。 激光功率對熔池的溫度有重要的影響。功率越大，熔化的粉末越多，產(chǎn)生氣孔的幾率也越大，基材升 溫也越大，嚴(yán)重時表面層會陷入集體中，形成較深的溝槽；功率小，粉末不能完全熔化，熔體與基材的潤 濕性降低，表面張力過高，致使熔體凝聚，也可能產(chǎn)生淚珠狀的結(jié)果，功率的升高和溫度的升高成近似的 線性關(guān)系，說明隨著功率的增大，熔池得到的激光能量也越大，溫度自然升高。 隨著掃描速度的增大，熔池吸收的激光能量有所降低，熔池表面溫度隨之下降。另外在功率一定的情 況下，掃描速度過慢，粉末吸收能量大，會導(dǎo)致熔池變大，溶液也易發(fā)生氣化，從而影響熔覆質(zhì)量；掃描 速度過快，容易使粉末不完全熔化，產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象，影響熔覆品質(zhì)。隨著掃描速度的增加，熔池中液態(tài)金 屬的冷卻速率也增大，使得在隨后的凝固過程中晶核沒有充分時間長大，因而隨著掃描速度的增加，熔覆 層中的晶粒明顯減小，硬度也相應(yīng)增大。 在相同的工藝條件下，送粉速率增大，透光率隨之下降，從而使基體吸收透光能量想密度減小，熔覆 材料加熱溫度降低，熔覆層組織細(xì)化，界面區(qū)域減小，界面初生柱狀晶生長能力減弱，此現(xiàn)象在掃描速度 較低時較顯著。在給定掃描速度下都存在一個臨界送粉速率，臨界送粉速率隨掃描增大而減小，即透光率 隨送粉速率增大而減小到一定的程度，以至于不能使基體表秒熔化，此時熔覆層與基體不能達(dá)到冶金結(jié)合 ，熔覆便不能實現(xiàn)。對應(yīng)的送粉速率被稱為臨界送粉速率，在此種情況下，熔覆材料加熱溫度一般較低， 熔覆材料顆粒不能完全被熔化而形成類似的燒結(jié)組織。 光斑直徑是指從激光器出來的光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦后照射到掃描線上的圓形光斑大小，研究表明比 能量減小有利于降低稀釋率。因此在激光功率一定的條件下，熔覆層稀釋率隨光斑寬度增加而減??；當(dāng)掃 描速度和光斑寬度一定時，熔覆層稀釋率隨激光束功率增大而增大，只有把熔覆比能量控制在一定范圍內(nèi) ，才能獲得品質(zhì)優(yōu)良的涂層。 預(yù)熱是防止熔覆層產(chǎn)生裂開現(xiàn)象的一種有效方法，想用低功率激光束在不送粉的情況下沿不送粉的情 況下沿著軌跡對基材加熱，然后用2kw的激光功率，3mm的光斑直徑，6.5g/s的送粉速度和8mm/s的掃描速度 研究預(yù)熱溫度對熔池平均溫度的影響，表明隨著預(yù)熱溫度的增加，熔池溫度呈線性上升。 在相同工藝條件下，基體預(yù)熱將導(dǎo)致熔覆層組織組化，熔覆層與基體結(jié)合界面附近柱狀晶生長能力增 強(qiáng)，界面附近楚翔條狀馬氏體，界面區(qū)域加寬，這是由于預(yù)熱使基體熔化量增多且溫度提高，降低熔覆層 結(jié)晶時的冷卻速度，減小界面非自發(fā)形核率，界面附近原子互擴(kuò)散能力加強(qiáng)所致，測試硬度發(fā)現(xiàn)，隨著預(yù) 熱溫度的升高，硬度有所降低，這是因為熔覆層的冷去時間取決于熔覆層與基體的溫度差，而預(yù)熱能夠改 變這種溫度差，所以熔點處的溫度下降速度小于不預(yù)熱的情況，因此可以推斷出預(yù)熱溫度越高，冷卻速率 越小，雖然降低了硬度，但是減小了應(yīng)力，降低了熔覆層的開裂傾向。而預(yù)熱溫度低，對熔覆層硬度的影 響不大，預(yù)熱溫度越高，熔覆層的硬度明顯的降低，這是因為預(yù)熱后基體的溫度更接近熔覆的溫度，從而 散熱相對緩慢，降低了熔覆層的溫度梯度。