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、加工成本高的缺點(diǎn)。然而,人們對(duì)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(duì)這些因素進(jìn)行一一探討,并討論如何提高高速激光熔覆的粉末利用率。
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1 mm-5 mm之間。實(shí)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(huì)降低,這樣后面的磨拋工序同樣會(huì)造成粉末浪費(fèi)。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(gè)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)??讖皆叫。哿魇郊?xì),但粉流束越細(xì),粉流束發(fā)散越快。實(shí)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)某龇劭椎目讖酱笮?,以保證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(huì)流失浪費(fèi)。
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(shí),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(shí),送粉量越小,粉末利用率越高,但降低送粉量會(huì)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?;w或熔覆頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí),粉粒對(duì)于基體表面的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能較大,這樣粉末彈射較大,粉末利用率會(huì)降低。另外,當(dāng)激光功率確定時(shí),熔覆頭與基體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度越大,熔池的溫度越低,也會(huì)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(shí),激光能量被基體吸收較多,熔池溫度不夠高。因此對(duì)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(shí)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(huì)導(dǎo)致粉末不能在有限的時(shí)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(qiáng)調(diào):粉末利用率要考慮整個(gè)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%。
來源: 光電匯OESHOW