激光熔覆的工艺过程主要包括以下步骤:

1. 基材表面预处理

  • 对工件进行详细检测,包括原有涂层破损情况、变形量等
  • 去除熔覆区域原有的涂层(如电镀层)并进行必要的车削加工
  • 确保熔覆区域的表面平整度和圆跳度满足要求
  • 对熔覆区域进行除锈、除油处理
  • 对激光器镜头进行擦拭,确保激光束的聚焦效果

2. 熔覆材料准备

  • 合金粉末材料选择:根据熔覆层性能要求(物理、化学、力学性能)选择合适的粉末
  • 保护气体选用:为防止熔覆时熔池中易氧化成分在高温发生氧化,通常吹入Ar、N₂和He气体来保护熔池
  • 熔覆材料供给方式
    • 预置式:将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位
    • 同步式:在激光辐照的同时,通过送粉装置将材料直接送入熔池(主流方式)

3. 激光工艺参数优化

  • 确定激光功率、扫描速度、光斑直径、搭接率等参数
  • 根据理论分析和经验总结,获取最佳工艺参数组合
  • 通过试验调整,确保参数相互关联影响在合理范围内

4. 激光熔覆过程

  • 通过三轴运动设备及旋转设备共同设置熔覆参数
  • 调节送粉器的送粉量,以达到预定熔覆厚度
  • 在熔覆过程中密切关注熔覆厚度的变化和送粉的均匀性
  • 确保熔覆层质量,避免气孔、裂纹等缺陷

5. 后热处理

  • 熔覆后可能进行热处理以优化组织性能
  • 通过后热处理改善熔覆层的组织结构和性能

6. 后处理

  • 熔覆后的工件表面粗糙度较大,需进行精加工处理
  • 通常采用外圆磨床进行磨削,以达到表面粗糙度要求和恢复原始尺寸

7. 检验与包装

  • 对修复后的工件进行严格的检验,包括尺寸、硬度、耐磨性等方面的测试
  • 检验合格后,进行涂防锈油、拉伸膜、棉绳等包装处理
  • 确保产品在运输和储存过程中的安全

工艺类型区分

激光熔覆按熔覆材料的供给方式可分为两大类:

  1. 预置式激光熔覆:基材熔覆表面预处理→预置熔覆材料→预热→激光熔覆→后热处理

  2. 同步式激光熔覆(主流方式):基材熔覆表面预处理→预热→同步激光熔覆→后热处理

同步式激光熔覆因易实现自动化控制、激光能量吸收率高、无内部气孔等优点,已成为目前应用最广泛的工艺方式。

激光熔覆技术的工艺步骤具有高度的系统性和精确性,确保了熔覆层与基体形成冶金结合,达到改善材料表面性能的目的。