完成高平整度激光熔覆涂层,选择圆光斑or矩形光斑?

 西安j9九游激光     |      2022-08-01

      激光熔覆是使用高能激光将金属粉末和金属基体外表同时熔化并疾速冷却凝结,从而在金属基体外表构成一种合金涂层。该涂层与基体外表为冶金联合,具有很好的防腐、耐磨、耐低温特征。 绝大少数产业用户在激光熔覆时,都盼望熔覆涂层的外表有较高的平整度。外表越平整,后续磨抛加工量越少,越节流金属粉末,消费本钱就越低。实践事情中,激光熔覆涂层是由多道熔覆叠加而成的,激光熔覆涂层平整度次要受单道熔覆的平整度、单道熔覆的厚度以及相邻两道熔覆之间的搭接率三个要素影响。 由于液态金属的外表张力和润湿性的配合作用,当单道熔覆宽度较小时(利用3mm-5mm的圆光斑 ),熔道外表是凸面而不是立体;当单道熔覆宽度较大时(利用10mm-30mm的矩形光斑),由于送粉匀称性和光斑强度匀称性等要素的影响,单道熔覆层也不是一个抱负的立体。 激光熔覆时,相邻熔道必需有肯定的重叠量,也便是说相邻熔道存在搭接,如图1所示。图中,W为单道熔覆宽度,D为搭接宽度。D与W的比值

  R=D/W×100%

  称为搭接率,R表现相邻熔覆道间的搭接水平。图1 中d被称为步进,也便是每熔覆一道行进的间隔。假如利用步进d,搭接率可表现

  R=(W-d)/W×100%




  从上式可以看出,步距越小,搭接率越大,也便是相邻熔道的重叠量越大。

  图1 熔道搭接表示图 若利用矩形光斑,搭接率一样平常小于50%,搭接率太大会影响熔覆服从。假如搭接率为50%,实际上可以制止涂层的搭接升沉。假如搭接率小于50%,相邻熔道之间搭接一定会惹起涂层厚度的动摇。假定激光熔覆单道熔覆层厚度为1mm,那么涂层最薄处厚度为1mm,最厚处置论上约为2mm(实践会小一些),因而长矩形光斑实际上无法完成熔覆涂层较高的平整度。 要完成较高的平整度,必需接纳3-5mm的圆光斑。利用3-5mm圆光斑制备熔覆涂层,其历程与矩形光斑的事情原理一模一样[yī mó yī yàng]。矩形光斑是经过单层(最多2层)到达必要的熔覆厚度,而3-5mm圆光斑的熔覆厚度是经过多层叠加完成的。假定熔覆光斑为5mm,步进为1mm(搭接率为80%),假定终极涂层的厚度为1mm,这个1mm的涂层实践上是由5层厚度为0.2毫米熔道叠加而成的。这是小圆光斑激光熔覆与矩形光斑激光熔覆的严重差异。经过3-5mm圆光斑激光熔覆可以完成较高的平整度(10微米以下)。图2为中科中美3-5mm圆光斑高速激光熔覆涂层平整度的检测后果,平整度到达Ra5-6um。




  图2 高速激光熔覆层平整度检测 经过以上剖析可以得出如下结论:熔覆光斑外形尺寸决议着熔覆涂层的制备历程。3-5mm圆光斑的熔覆历程搭接率较高,经过多层熔覆层叠加到达必要的熔覆厚度,这是完成较高平整度涂层的最佳方法。

  泉源:中科中美高速激光熔覆