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激光再制造高速激光熔覆粉末利用率與哪些因素有關(guān)?中科中美

2022-09-02 19:35   來源: 互聯(lián)網(wǎng)
      高速激光熔覆技術(shù)大大改善了普通激光熔覆加工效率低、加工成本高的兩方面缺點,然而,人們對于提高加工效率和降低加工成本的追求是無止境的,如何繼續(xù)降低加工成本,仍然是高速激光熔覆研究的重要內(nèi)容。由于粉末成本占激光熔覆加工總成本的80%-90%,因此,提高粉末利用率是高速激光熔覆要解決的重要技術(shù)問題。為此,我們必須弄清楚高速激光熔覆的粉末利用率與哪些因素有關(guān),下面對這些因素進行一一探討。
1.熔池光斑大小
      影響高速激光熔覆粉末利用率的首要因素是熔池光斑大小,也就是激光落在基體表面的光斑大小。根據(jù)激光功率大小,高速激光熔覆的熔池光斑可選擇1mm-5mm之間。實際工作中,需要根據(jù)設(shè)備的激光功率,選擇適當(dāng)大小的熔池光斑。熔池光斑過小,粉末利用率低;熔池光斑過大,涂層表面平整度降低。增大熔池光斑,可以提高粉末利用率,但熔池光斑過大,涂層平整度會降低,這樣后面的磨拋工序同樣會造成粉末浪費。即使是高速激光熔覆,粉末利用率不能片面的只考慮熔覆工序的粉末利用率,而要考慮整個熔覆加工磨拋后的粉綜合末利用率。
2.熔覆頭出粉孔的孔徑
      熔覆頭出粉孔的孔徑?jīng)Q定粉流束的粗細(xì),孔徑越小,粉流束越細(xì),但粉流束越細(xì),粉流束發(fā)散越快。實際工作中要根據(jù)熔覆高度和熔池光斑大小選擇適當(dāng)?shù)某龇劭卓讖酱笮。员WC基體表面的粉斑直徑小于熔池光斑直徑,否則超出熔池光斑的粉末會流失浪費。
3.激光功率大小
      激光功率要足夠大,以保證落入熔池光斑的粉末都能夠充分熔化。在送粉量及其他參數(shù)一定時,激光功率越大,粉末利用率越高。
4.送粉量大小
      在設(shè)備的激光功率確定時,送粉量越小,粉末利用率越高,但降低送粉量會影響熔覆效率。如不考慮熔覆效率,控制送粉量可使粉末利用率達(dá)到100%,但這種做法是沒有意義的。
5.熔覆線速度
      高速激光熔覆的線速度是普通激光熔覆的線速度的幾倍甚至幾十倍。基體或熔覆頭之間的相對運動速度較大時,粉粒對于基體表面的運動動能較大,這樣粉末彈射較大,粉末利用率會降低。另外,當(dāng)激光功率確定時,熔覆頭與基體之間的相對運動速度越大,熔池的溫度越低,也會降低粉末利用率。
6.工件體積大小
      同樣的熔覆參數(shù),工件的直徑(體積)越大,粉末利用率越低。這是由于體積較大時,激光能量被基體吸收較多,熔池溫度不夠高。因此對大體積工件,提高粉末利用率,必須使用功率更大的熔覆設(shè)備。
7.粉末顆粒大小
       高速激光熔覆粉與光的作用時間短,所以要根據(jù)激光功率的大小,選擇適當(dāng)粒度的粉末。粉末顆粒較大,會導(dǎo)致粉末不能在有限的時間內(nèi)熔化,發(fā)生彈射飛濺損失。

        以上是影響高速激光熔覆粉末利用率的7種主要因素。為了提高粉末利用率,降低熔覆加工的加工成本,需要根據(jù)設(shè)備和熔覆工件的具體情況,選擇合適的硬件技術(shù)參數(shù)和熔覆加工工藝參數(shù)。這里再次強調(diào):粉末利用率要考慮整個加工過程的粉末利用率,而不是單純的熔覆過程粉末利用率。普通激光熔覆的粉末利用率可以做到100%,但綜合粉末利用率常常不到50%。

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