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西安國盛激光科技有限公司

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超高速激光熔覆相比較傳統(tǒng)激光熔覆的特性分析

發(fā)布日期：2022-12-06 來源：http://www.gshenglaser.com/ 作者：國盛激光

　　非常高速激光熔覆是一種基于激光熱源的表面制造技術(shù)，其特殊的熔化形式不同于傳統(tǒng)的激光熔覆技術(shù)。

　　一方面非常高速激光熔覆提高了激光能量密度，傳統(tǒng)激光熔覆光斑直徑約為2—4 mm，而非常高速激光熔覆光斑直徑小于1 mm，在相同激光能量輸入條件下，小光斑區(qū)域的激光能量密度更高。傳統(tǒng)激光熔覆的激光能量密度約為70—150 W/cm2，而非常高速激光熔覆的激光能量密度高達3 kW/cm2。

　　另一方面，在傳統(tǒng)的激光熔覆工藝中，未熔化的粉末直接送入熔池而非常高速激光熔覆調(diào)整了激光、粉末和熔池的會聚位置，使粉末的會聚位置高于熔池的上表面，會聚的粉末在進入熔池前被激光照射熔化。通過工藝調(diào)整，非常高速激光熔覆的沉積速率比常規(guī)激光熔覆大大提高。

 

 

 

　　在傳統(tǒng)的激光熔覆工藝中，為了使固體粉末材料在送入熔池后充分熔化，需要較大的激光能量來保證熔池持續(xù)較長的時間。這導致沉積速率只有0.5—2 m/min，無法提高加工效率。另外，傳統(tǒng)激光熔覆中激光能量的利用率只有60%—70%，熔化粉末的能量只占總能量的20%—30%。大的熱輸入容易形成大的熱影響區(qū)。在非常高速激光熔覆過程中，固體粉末材料在熔池上方被激光照射熔化，在重力和載粉氣流的作用下進入熔池，使熔池不需要提供熱量來熔化，從而縮短了熔池的持續(xù)時間，沉積速率提高到20—500 m/min。沉積效率也從傳統(tǒng)激光熔覆的50cm2 /min提高到500 cm2 /min。非常高速激光熔覆過程中約90%的激光能量用于熔化粉末，剩余能量用于熔化基體材料形成冶金結(jié)合界面。這種形式的能量分布對基體的熱損傷較小。此外，非常高速激光熔覆更****的激光利用率可以降低熔覆過程中對激光能量的需求，使傳統(tǒng)激光熔覆在1~2 kW能量輸入下沉積效率可達3— 4 kW。這有利于降低激光熔覆的設(shè)備成本。同時，獨特的激光-粉末匹配設(shè)計使非常高速激光熔覆粉末利用率達到90%以上。