激光熔覆修复模具技术工艺规范及熔覆层系统设计要点

2024-05-30 18:02:46 | 来源: 互联网整理

待熔覆的合金粉末应均匀地熔覆在预处理的基体表面，形成高质量的熔覆层。激光熔覆修复工艺参数的选择对激光熔覆修复过程和熔覆修复件的综合性能有着直接而重要的影响。激光熔覆层的质量除受到熔覆材料和基体材料物理性质，如熔点、热导率、热膨胀系数、密度、相互之间的化学匹配性等制约外，主要取决于激光器参数(输出功率、光斑形状及大小、光束输出方式)和工艺参数(扫描速度、预设粉层厚度、重叠率、预热温度及保护气体等)。3.1基体熔覆的表面预处理表面预处理是为了清除基体熔覆区域的污垢、铁锈，使其表面状态满足后续预熔覆材料或同步送料熔覆的要求，主要包括喷涂表面的预处理和非喷涂表面的预处理。喷涂表面的预处理。 基体表面通常经过火焰喷涂或等离子喷涂，所以需要进行脱脂、喷砂处理。脱脂一般采用加热法，即将基体表面加热到300-450度左右，除去油污；也可用清洗剂进行脱脂，常用清洗剂有碱、三氯乙烯、二氯乙烯等。喷砂是为了除去基体表面的铁锈，并使之变粗糙，有利于喷砂粉的附着。经过表面预处理的零件不宜长时间置于空气中，防止再次污染。非喷涂表面的预处理。采用粘结法预置覆层材料或同步法时，也必须对表面进行脱脂、除锈，但对变粗糙的要求不如喷涂表面那么严格。

3.2激光熔覆工艺参数控制3.2.1激光功率激光功率是影响熔覆层质量的主要因素，功率越大，熔化的合金越多，产生孔隙的概率越大。随着功率的增加，熔覆层深度增加，周围的金属液流向孔隙，使孔隙数量逐渐减少甚至消除，裂纹数量也逐渐减少。3.2.1指熔覆修复时工件表面与激光焦点的距离。若工件表面与焦点位置重合，则F为零，若工件表面在焦点位置的上方，则F规定为负值，否则为正值。离焦量的大小是一个重要的工艺参数，它不仅改变激光熔覆时光斑的直径，而且改变光束的入射条件，对激光熔覆的熔深和截面形状有显著的影响。表面光斑直径随离焦量的增加而增大。 在激光能量足够的条件下，随着光斑直径的增大，熔覆层宽度增大。3.2.3扫描速度在其他参数不变的情况下，随着扫描速度v的增大，由于单位时间内供给熔池的能量减少，熔覆层的高度H和宽度W减小，并且W随v变化的幅度小于N变化的幅度。3.2.4送粉速率送粉量要求稳定、均匀、可控。为获得光滑致密的扫描线条，粉末层厚度必须大于粉末体系中最大颗粒直径的两倍。同时，送粉量不能过大，送粉过多会使粉末层不能得到激光的充分照射，粉末不能完全熔化，影响成形件质量。 3.2.5大面积激光熔覆修复搭接技术要求熔覆层整体表面粗糙度较小，几何尺寸相差不大，界面为冶金结合，组织细密均匀，宏观和微观缺陷较少。搭接系数的选取必须根据熔覆层的性能、几何形状与尺寸要求以及工艺参数之间的关系确定其合理取值范围。