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高速激光熔覆工藝知識要點及各種問題的原因分析四川

2022-11-20 19:31   來源: 互聯(lián)網(wǎng)
       高速激光熔覆工藝已經(jīng)得到了市場的高度認(rèn)可,高速激光熔覆代替普通激光熔覆將成為行業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。但激光熔覆是一種較為復(fù)雜的工藝過程,為幫助廣大高速激光熔覆用戶較快的掌握工藝,中科中美根據(jù)多年的經(jīng)驗,把高速激光熔覆工藝的知識要點和各種工藝問題的原因總結(jié)如下,希望對廣大的業(yè)內(nèi)同行能有所幫助。
1. 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將金屬粉末流在空中熔化,同時也將基體熔化形成熔池,熔化的粉末和熔化的基體結(jié)合后,冷卻形成冶金結(jié)合的涂層。 

2. 高速激光熔覆的幾個關(guān)鍵參數(shù)及其對熔覆效果的影響 

(1)激光功率:功率大小直接影響單位時間內(nèi)可以熔化的粉末量,影響熔覆效率。在其他工作參數(shù)確定時,功率過小,可能會導(dǎo)致粉末熔化不徹底,磨拋后出現(xiàn)麻點,結(jié)合力不夠,涂層硬度偏低;功率過大,有可能熔道過熔,導(dǎo)致表面出現(xiàn)斜皺紋。 

(2)送粉量:粉流與激光相遇后,吸收激光能量。粉量越大,吸收的激光能量越多。粉量過大時,會導(dǎo)致激光能量不足,出現(xiàn)涂層熔不透,磨拋后出現(xiàn)麻點,還會出現(xiàn)基體不能熔化,涂層和基體不能實現(xiàn)冶金結(jié)合,導(dǎo)致涂層脫皮問題。粉量大,粉末利用率低;粉量小,粉末利用率高。 
(3)線速度:線速度越大,熔覆越薄,線速度越小,熔覆越厚。線速度過大,會導(dǎo)致基體不能形成熔池,涂層和基體不能很好冶金結(jié)合,熔道冷卻慢,紅色尾巴過長,出現(xiàn)脫皮現(xiàn)象。線速度小可提高涂層硬度以及粉末利用率。 
(4)步進(jìn):步進(jìn)越小,搭接率越大,涂層表面越細(xì)膩;步進(jìn)越大,搭接率越小,涂層條紋越明顯。步進(jìn)影響稀釋率,步進(jìn)小時,照射到基體上的激光能量小,稀釋率低;步進(jìn)大時,照射到基體上的激光能量多,稀釋率高。 
(5)送氣量:氣體有兩個作用,一是輸送粉末,二是保護(hù)高溫涂層,防止氧化。送粉氣量過小,容易堵粉;送粉氣量過大,粉末速度過快,彈射大,粉末利用率低。一般情況下,氬氣比氮氣對涂層的保護(hù)更好,涂層質(zhì)量更高。 
(6)噴嘴高度:噴嘴過高,粉末發(fā)散大,粉末利用率低;過低,熔覆過程噴嘴容易粘粉。 
3. 高速激光熔覆過程中容易出現(xiàn)的幾個問題及其可能原因 
(1)脫皮
     這是由于基體沒有形成熔池,粉末與基體沒有冶金結(jié)合,可能的原因有:功率過低;粉量過大;線速度過快;工件表面有油污或電鍍層等。
(2)裂紋
      涂層出現(xiàn)裂紋的原因有:基體硬度過高(淬火、滲碳/氮);基體有疲勞層;粉末硬度過高等。鎳基粉末容易出現(xiàn)裂紋;硬度高的粉末多層熔覆時,也會出現(xiàn)裂紋。 
(3)氣孔
        涂層出現(xiàn)氣孔的原因有:基體有銹跡油污;粉末有雜質(zhì);粉流不穩(wěn);粉量過大;功率不夠;或線速度過大等。 
(4)浮粉多,涂層無金屬光澤
       可能的原因有:粉量過大;功率過小;線速度過快;噴嘴高度過高;激光光斑過小;鏡片污染等。 
(5)磨拋后出現(xiàn)麻點
        可能的原因有:功率不夠;粉量過大;線速度過快等。 
(6)涂層出現(xiàn)斜皺紋
     可能的原因有:功率過大;熔池溫度過高;粉末過度液化。 
(7)噴嘴粘粉
       可能的原因有:粉末彈射太高;銅頭溫度過高;噴嘴工作距離過低,噴嘴表面太粗糙或污染(建議拋光處理)。熔覆頭偏離中心放置,有利于減少粘粉現(xiàn)象。
(8)堵粉
      可能的原因有:粘粉沒有及時清除;粉末流動性不好;粉末有雜質(zhì)或粉末受潮(要烤干)等。在多路送粉時,各路送粉不均等是堵粉的重要原因。
(9)熔覆時有滋滋聲
      可能的原因有:粉末受污染;粉末受潮;基體不干凈等。功率密度過大也會導(dǎo)致熔池金屬氣化,產(chǎn)生熔覆噪聲。這些問題會影響涂層防腐性。 
(10)熔覆火花飛濺大
      可能的原因有:線速度過大;功率密度過大;功率和粉量不匹配;氣流量過大等。
(11)粉流不穩(wěn),進(jìn)而導(dǎo)致涂層不平整
       粉流不穩(wěn)的原因有:刮板磨損大;送粉通道堵塞;氣流過小;送粉器密封圈處密封不好或送粉管破損等導(dǎo)致漏氣等。 
(12)熔覆效率下降(涂層厚度變薄)
      可能的原因:保護(hù)鏡污染;刮板磨損;工作距離不合適;出粉孔被磨大,粉流變粗;激光功率下降等。

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