認識激光增材工藝——激光熔覆

激光熔覆是激光增材加工的一種工藝，被熔覆的零件基體表面上再粘合一層選擇好的涂層材料，與基體成冶金結合的表面涂層，從而達到顯著改善基層表面的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫、抗氧化及部分電氣特性的工藝方法。同時也對工件表面改性或修復的目的，是為了既滿足對材料表面特定性能的要求，又節(jié)約大量的貴重元素的不必要消耗。

當前激光熔覆的使用情況，其主要應用于幾個方面：對材料的表面改性，如軋輥、燃汽輪機葉片、軋輥、齒輪等，用以增加其使用性能；產(chǎn)品的表面修復，如轉(zhuǎn)子、鉆頭等，據(jù)統(tǒng)計其修復費用不到重新投產(chǎn)的價值的20%，而且縮短了時間，解決了大型企業(yè)重大成套設備連續(xù)可靠運行所必須解決的關鍵部件快速搶修難題。另外通過激光熔覆技術在模具的表面覆著一層超耐磨抗腐蝕合金，更大提高了零件的使用壽命。

目前應用廣泛的激光熔覆材料主要有：鎳基、鈷基、鐵基合金、碳化鎢復合材料等。其中，又以鎳基材料應用最多，與鈷基材料相比，其價格便宜。與傳統(tǒng)的堆焊、 電鍍、噴涂和氣相沉積技術相比，激光熔覆技術具有如下幾個優(yōu)點。

1、冷卻速度快，快速凝固過程，使工件容易得到細結晶組織或產(chǎn)生平衡態(tài)所無法得到的非穩(wěn)態(tài)、非晶態(tài)等新相。

2、 涂層稀釋率低，與被加工件基體形成牢固的冶金結合或界面擴散結合，通過對激光工藝功率、光斑大小及焦距等參數(shù)的調(diào)整，可以獲得良好的涂層，并且成分和稀釋度均可控。

3、 熱畸變較小，采用高功率密度快速熔覆時，變形可控制降低到零件的裝配公差內(nèi)，如果在熔覆之后，再經(jīng)過激光表面強化工藝的,去除內(nèi)部應力后和降低脆性，那效果是最好的。

4、 粉末選擇幾乎沒有任何限制，可以按照工藝要求使用任意種類配比的粉末材料，尤其是在低熔點金屬表面熔敷高熔點合金。

5、 能進行選區(qū)熔覆，使得材料消耗減少，提高性能的經(jīng)濟性比。

6、激光光束可以對難以接近的區(qū)域進行熔覆，主要保證光斑及粉末可以照射到該區(qū)域即可。

7、熔覆層的厚度范圍大，可以對同一部位進行往復重復熔覆。

零件損壞在使用的過程中，特別是傳動軸類，被磨損的位置不定性太多了，在軸承位，在外露位置等，即使是常磨損或被腐蝕過的，也只是極少數(shù)產(chǎn)品之間的相同部位， 而且很多部位表面會可能是非圓直線，這就需要加工頭在一套熔覆動作中需要根據(jù)要求以很多不同的姿態(tài)進行工作，傳統(tǒng)直線傳動機床很難實現(xiàn)的情況下，會使用上機器人，其機械手臂在很多動作上可以模擬人的手臂進行動作，就可以滿足到此類的非圓直線特征的零件熔覆了，而傳統(tǒng)的還是以車床，特別是數(shù)控車床作為熔覆時的運動載體比較多。

熔覆工藝，目前用得最多的是船舶行業(yè)，礦工機械設備等大型運動類的關鍵零件生產(chǎn)或維修。在我國的沿海城市和陜西、山西、云南等礦工設備省份。達方制冷對此類熔覆設備的配套，都是直接在設備廠居多，激光采用的都是多模光纖激光，每個零件的熔覆時間在幾個小時至幾天不等。所以對冷水機的制冷能力也是一種考驗。