激光熔覆是用高能激光束(104～106 W/cm 2) 辐照金属基体表面,使金属基体表面薄层和其上的熔覆材料一起相互作用,经过快速熔化、凝固形成具有硬度高、耐磨性好、抗腐蚀等特殊物理化学特性的涂覆层的工艺过程。这是一种新型的复合材料,可以补充基体所不具备的优良性能,更充分地发挥二者的优势,克服彼此之间的不足,从而显著地改善基层表面的耐磨损、耐腐蚀、耐热、抗氧化等物理化学性能。
激光熔覆机是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法,在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。
激光熔覆的冷却速度快,属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如非稳相、非晶态等;涂层稀释率低,与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成份和稀释度可控。它的热输入和畸变较小,变形可降低到零件的装配公差内;粉末选择几乎没有任何限制,特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金;能进行选区熔覆,材料消耗少,具有卓越的性能价格比;光束瞄准可以使难以接近的区域熔覆,工艺过程易于实现自动化。
熔覆工艺:激光熔覆机按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类,即预置式激光熔覆机和同步式激光熔覆机。 预置式激光熔覆机是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位,然后采用激光束辐照扫描熔化,熔覆材料以粉、丝、板的形式加入,其中以粉末的形式最为常用。预置式激光熔覆机的主要工艺流程为:基材熔覆表面预处理---预置熔覆材料---预热---激光熔化---后热处理。
激光熔覆机的主要特点:
1)冷却速度快(高达106K/s),属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如非稳相、非晶态等。
2)涂层稀释率低(一般小于5%),与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,激光熔覆机通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成分和稀释度可控;
3)激光熔覆机热输入和畸变较小,尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形可降低到零件的装配公差内。
4)粉末选择几乎没有任何限制,特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金;
5)激光熔覆机熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm,
6)能进行选区熔敷,材料消耗少,具有卓越的性能价格比;
7)光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷;
8)激光熔覆机工艺过程易于实现自动化。
