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高速激光熔覆過程中影響加工的八大參數(shù)

xags2022 ? 來源:xags2022 ? 作者:xags2022 ? 2023-03-21 14:06 ? 次閱讀
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高速激光熔覆是一種快速的激光表面處理技術(shù),它的工藝特點(diǎn)是熔覆質(zhì)量好、速度快、成本低,具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。高速激光熔覆工藝參數(shù)選擇不當(dāng),會(huì)導(dǎo)致成形質(zhì)量差、易變形等問題。

高速激光熔覆過程中所涉及到的關(guān)鍵參數(shù),稱為加工參數(shù),它直接影響著激光熔覆的效果和成形質(zhì)量。如:激光功率、光斑形狀、光斑尺寸、加工距離等,都會(huì)對(duì)熔覆層的形貌和質(zhì)量產(chǎn)生影響。下面就主要對(duì)高速激光熔覆過程中所涉及到的八大加工參數(shù)進(jìn)行說明

1、激光功率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)激光器輸出的能量。高速激光熔覆一般采用KW級(jí)激光器,如LT-3KW、LT-4KW等,市場(chǎng)應(yīng)用廣泛,能夠滿足大部分領(lǐng)域的需求。

2、光斑形狀:光斑形狀是影響熔覆質(zhì)量的一個(gè)重要因素,光斑形狀由激光器的光學(xué)系統(tǒng)決定。激光光束從送粉器射出后,經(jīng)過掃描系統(tǒng),再到基板上,在不同的位置形成不同的光斑。光斑形狀直接影響著熔覆效果和成形質(zhì)量。常見的光斑形狀分為圓形和矩形兩種,用戶根據(jù)加工對(duì)象的特點(diǎn)選擇使用。

3、光斑大小:光斑大小是指光束被掃描到基板表面的面積。激光熔覆過程中,激光能量首先聚集在熔覆層的中央,然后通過輻射向周圍發(fā)散,光斑大小主要影響光功率密度,即單位面積的光能。相同功率條件下,光斑尺寸越小,光功率密度越大,高功率密度光斑適用于高包層。熔點(diǎn)金屬粉末。

4、 加工距離:也叫搭接率,是指激光熔覆時(shí),激光束從熔池中吸收熱量所需的距離。激光熔覆過程中,光斑距離是影響熔覆質(zhì)量的重要因素。在實(shí)際加工中,當(dāng)光斑距離在3-5 mm范圍內(nèi)變化時(shí),熔覆層質(zhì)量良好,因此光斑距離一般控制在3-5 mm。

5、搭接率:搭接率是指熔覆金屬粉末與基板的搭接率。搭接率是影響熔覆層表面粗糙度的一個(gè)重要參數(shù)。熔覆材料與基板之間的搭接率越大,越容易獲得粗糙度較低的熔覆層表面。

光斑直徑增大時(shí),激光束能量密度提高,熔池受熱變寬,熔化速度加快,在基板上產(chǎn)生較多的小孔。

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率都可以表示熔覆速度。實(shí)測(cè)中物力拓高速激光熔覆線速度為20m/min-50m/min,熔覆厚度為0.2-0.6mm時(shí),熔覆效率為0.6-1.2平方米/小時(shí)。

7、送粉方式:高速激光熔覆中的送粉器是保證激光熔覆質(zhì)量的關(guān)鍵。高速激光熔覆的送粉方式主要有環(huán)形送粉和中心送粉。中心送粉比環(huán)形送粉粉末利用率高,但設(shè)計(jì)難度大,需要用圓環(huán)圍住橫梁。送粉管一周。目前市場(chǎng)上有很多圓形送粉應(yīng)用。

8、保護(hù)氣體壓力:高速激光熔覆過程中,基體與熔覆材料之間很容易氧化,熔覆材料中含有的氧化物,會(huì)導(dǎo)致基體材料表面發(fā)黑、發(fā)暗、變硬,嚴(yán)重影響了工件表面質(zhì)量。為避免熔覆材料氧化,需對(duì)工件進(jìn)行保護(hù)。高速激光熔覆可在保護(hù)氣體下進(jìn)行,一般采用氮?dú)饣驓鍤庾鳛楸Wo(hù)氣體,主要用于送粉,在激光熔覆池周圍形成保護(hù)區(qū)域,減少氧化。


審核編輯黃宇

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