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高速激光熔覆工艺知识要点及常见问题分析
材料来源:陕西中科中美激光科技有限公司           录入时间:2023/9/11 20:46:51

高速激光熔覆工艺已经得到了市场的高度认可,高速激光熔覆代替普通激光熔覆将成为行业技术发展的必然趋势。但激光熔覆是一种较为复杂的工艺过程,为帮助广大高速激光熔覆用户较快的掌握工艺,中科中美根据多年的经验,把高速激光熔覆工艺的知识要点和各种工艺问题的原因总结如下,希望对广大的业内同行能有所帮助。

01 高速激光熔覆的工作原理

高速激光熔覆是利用高能激光束将金属粉末流在空中熔化,同时也将基体熔化形成熔池,熔化的粉末和熔化的基体结合后,快速冷却形成冶金结合的涂层。 

02 高速激光熔覆工艺关键参数及其对熔覆效果的影响

(1)激光功率

功率大小直接影响单位时间内可以熔化的粉末量,影响熔覆效率。在其他工作参数确定时,功率过小,可能会导致粉末熔化不彻底,磨抛后出现麻点,结合力不够,涂层硬度偏低;功率过大,有可能熔道过熔,导致表面出现斜皱纹。

(2)送粉量

粉流与激光相遇后,吸收激光能量。粉量越大,吸收的激光能量越多。粉量过大时,会导致激光能量不足,出现涂层熔不透,磨抛后出现麻点,还会出现基体不能熔化,涂层和基体不能实现冶金结合,导致涂层脱皮问题。粉量大,粉末利用率低;粉量小,粉末利用率高。

(3)线速度

线速度越大,熔覆越薄,线速度越小,熔覆越厚。线速度过大,会导致基体不能形成熔池,涂层和基体不能很好冶金结合,熔道冷却慢,红色尾巴过长,出现脱皮现象。线速度小可提高涂层硬度以及粉末利用率。

(4)步进

步进越小,搭接率越大,涂层表面越细腻;步进越大,搭接率越小,涂层条纹越明显。步进影响稀释率,步进小时,照射到基体上的激光能量小,稀释率低;步进大时,照射到基体上的激光能量多,稀释率高。

(5)送气量

气体有两个作用,一是输送粉末,二是保护高温涂层,防止氧化。送粉气量过小,容易堵粉;送粉气量过大,粉末速度过快,弹射大,粉末利用率低。一般情况下,氩气比氮气对涂层的保护更好,涂层质量更高。

(6)喷嘴高度

喷嘴过高,粉末发散大,粉末利用率低;过低,熔覆过程喷嘴容易粘粉。

03 高速激光熔覆过程中容易出现的问题及原因分析

(1)脱皮

这是由于基体没有形成熔池,粉末与基体没有冶金结合,可能的原因有:功率过低;粉量过大;线速度过快;工件表面有油污或电镀层等。

(2)裂纹

涂层出现裂纹的原因有:基体硬度过高(淬火、渗碳/氮);基体有疲劳层;粉末硬度过高等。镍基粉末容易出现裂纹;硬度高的粉末多层熔覆时,也会出现裂纹。

(3)气孔

涂层出现气孔的原因有:基体有锈迹油污;粉末有杂质;粉流不稳;粉量过大;功率不够;或线速度过大等。

(4)浮粉多,涂层无金属光泽

可能的原因有:粉量过大;功率过小;线速度过快;喷嘴高度过高;激光光斑过小;镜片污染等。

(5)磨抛后出现麻点

可能的原因有:功率不够;粉量过大;线速度过快等。

(6)涂层出现斜皱纹

可能的原因有:功率过大;熔池温度过高;粉末过度液化。

(7)喷嘴粘粉

可能的原因有:粉末弹射太高;铜头温度过高;喷嘴工作距离过低,喷嘴表面太粗糙或污染(建议抛光处理)。熔覆头偏离中心放置,有利于减少粘粉现象。

(8)堵粉

可能的原因有:粘粉没有及时清除;粉末流动性不好;粉末有杂质或粉末受潮(要烤干)等。在多路送粉时,各路送粉不均等是堵粉的重要原因。

(9)熔覆时有滋滋声

可能的原因有:粉末受污染;粉末受潮;基体不干净等。功率密度过大也会导致熔池金属气化,产生熔覆噪声。这些问题会影响涂层防腐性。

(10)熔覆火花飞溅

可能的原因有:线速度过大;功率密度过大;功率和粉量不匹配;气流量过大等。

(11)粉流不稳,进而导致涂层不平整

粉流不稳的原因有:刮板磨损大;送粉通道堵塞;气流过小;送粉器密封圈处密封不好或送粉管破损等导致漏气等。

(12)熔覆效率下降(涂层厚度变薄)

可能的原因:保护镜污染;刮板磨损;工作距离不合适;出粉孔被磨大,粉流变粗;激光功率下降等。

文章转自:中科中美高速激光熔覆  来源:陕西中科中美激光科技有限公司

注:文章版权归原作者所有,本文仅供交流学习之用,如涉及版权等问题,请您告知,我们将及时处理。


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