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影响熔覆层质量的主因素有哪些

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发布时间:2023-08-16

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 熔覆层的质量直接影响其性能。影响熔覆层质量的主要因素有材料性能、光束质量、工艺参数、外部环境等。而熔覆层的质量问题主要的有裂纹、氧化烧损、粗糙度、稀释率等,下面国盛激光就来给大家说说这几个熔覆层的质量问题:   1. 裂缝   在激光熔覆过程中,由于高能量密度激光束的快速加热和熔化,在熔覆层和基体之间产生很大的温度梯度。在随后的快速冷却中,这种温度梯度会造成熔合层与基体的体积膨胀和收缩的不一致,使它们相互抑制,形成熔合层的内应力。这种应力通常是拉应力,往往会导致熔覆层开裂和基体变形。   根据裂纹的位置,将裂纹分为熔合层裂纹、界面基体裂纹和搭接区裂纹。界面基体裂纹是常见的。熔覆基体材料在温度下进行预热和后续处理,将有效降低温度梯度,减少热应力,有利于抑制熔覆层裂纹的发生。然而,预热和慢速冷却削弱了激光快速加热和快速冷却的优势。   复合涂层技术还可以降低开裂倾向,在基体和涂层之间引入一个中间过渡层,使涂层的成分和性能沿厚度方向连续变化。   2. 基体材料的变形,防止基体材料变形,一般采用以下措施:   (1)采用热处理消除基体材料的内应力;   (2)尽量选择较薄的包层。   (3)采用预热和后置处理工艺。   (4)通过预应力张拉、预变形或夹紧,减少或防止基材变形。   3. 氧化和烧损   在高能激光的作用下,如何减少合金元素的氧化和烧损也是需要解决的问题。目前常用的方法是实施氩气保护,但应注意气体流变性。氦气保护优于氩气和氮气,并产生好的表面光洁度,精细的微观结构,高的冷却速度,高的表面硬度,但氦气也有高的成本。   4. 表面粗糙度   激光熔覆容易造成表面不均匀,即起皱,导致表面粗糙度增加。产生起皱现象的主要原因是在激光的作用下,合金熔池表面存在较大的径向表面张力梯度。这种较大的径向表面张力梯度具有双重作用,它不仅造成合金元素在高温下的快速混合,而且导致其凝固表面的不均匀性。   5. 稀释率   在激光熔覆过程中,稀释率预计在5%以内,以确保高性能的表面。当使用同步送粉法时,粉末流率是决定稀释率的重要因素。当送粉速度较小时,稀释率随扫描速度的增加而减小。送粉速度较高时,稀释率随扫描速度的增大而增大,这可以用粉末流动产生的热屏蔽效应来解释。

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