熔覆層的質(zhì)量直接影響其性能。影響熔覆層質(zhì)量的主要因素 有材料性能、光束質(zhì)量、工藝參數(shù)、外部環(huán)境等。而熔覆層的質(zhì)量問題主要的有裂紋、氧化燒損、粗糙度、稀釋率等,下面國盛激光就來給大家說說這幾個熔覆層的質(zhì)量問題：

1. 裂縫

在激光熔覆過程中,由于高能量密度激光束的快速加熱和熔化,在熔覆層和基體之間產(chǎn)生很大的溫度梯度。在隨后的快速冷卻中,這種溫度梯度會造成熔合層與基體的體積膨脹和收縮的不一 致,使它們相互抑制,形成熔合層的內(nèi)應(yīng)力。這種應(yīng)力通常是拉應(yīng)力,往往會導(dǎo)致熔覆層開裂和基體變形。

根據(jù)裂紋的位置,將裂紋分為熔合層裂紋、界面基體裂紋和搭接區(qū)裂紋。界面基體裂紋是最 常見的。熔覆基體材料在一 定溫度下進行預(yù)熱和后續(xù)處理,將有效降低溫度梯度,減少熱應(yīng)力,有利于抑制熔覆層裂紋的發(fā)生。然而,預(yù)熱和慢速冷卻削弱了激光快速加熱和快速冷卻的優(yōu)勢。增加ni含量可以有效降低fe-cr-ni-b-si熔覆層的開裂敏感性。適當(dāng)提高能量密度可以顯著降低裂紋傾向,在熔池中施加電磁攪拌也可以減少裂紋。對于每種涂層,應(yīng)盡量減少涂層的厚度,可以用平面應(yīng)力狀態(tài)代替應(yīng)變狀態(tài),這樣可以減少開裂的傾向。

復(fù)合涂層技術(shù)還可以降低開裂傾向,在基體和涂層之間引入一 個中間過渡層,使涂層的成分和性能沿厚度方向連續(xù)變化。金屬基體與陶瓷相涂層之間沒有明顯的界面,能有效削弱涂層中的應(yīng)力,提高涂層與基體的結(jié)合強度,減少裂紋的發(fā)生,但工藝復(fù)雜,生產(chǎn)成本高。

2. 基體材料的變形,防止基體材料變形,一 般采用以下措施：

(1)采用熱處理消除基體材料的內(nèi)應(yīng)力;

(2)盡量選擇較薄的包層。

(3)采用預(yù)熱和后置處理工藝。

(4)通過預(yù)應(yīng)力張拉、預(yù)變形或夾緊,減少或防止基材變形。

3. 氧化和燒損

在高能激光的作用下,如何減少合金元素 的氧化和燒損也是需要解決的問題。目前最 常用的方法是實施氬氣保護,但應(yīng)注意氣體流變性。氦氣保護優(yōu)于氬氣和氮氣,并產(chǎn)生最 好 的表面光潔度,最 精細的微觀結(jié)構(gòu),最 高的冷卻速度,最 高的表面硬度,但氦氣也有最 高的成本。

4. 表面粗糙度

激光熔覆容易造成表面不均勻,即起皺,導(dǎo)致表面粗糙度增加。產(chǎn)生起皺現(xiàn)象的主要原因是在激光的作用下,合金熔池表面存在較大的徑向表面張力梯度。這種較大的徑向表面張力梯度具有雙重作用,它不僅造成合金元素 在高溫下的快速混合,而且導(dǎo)致其凝固表面的不均勻性。

5. 稀釋率

在激光熔覆過程中,稀釋率預(yù)計在5％以內(nèi),以確保高性能的表面。當(dāng)使用同步送粉 法時,粉 末流率是決定稀釋率的最 重要因素 。當(dāng)送粉 速度較小時,稀釋率隨掃描速度的增加而減小。送粉 速度較高時,稀釋率隨掃描速度的增大而增大,這可以用粉 末流動產(chǎn)生的熱屏蔽效應(yīng)來解釋。采用矩形光束可以降低熔覆層的稀釋率。但稀釋率不能太小,否則基體材料得不到充分熔化,與熔覆層的結(jié)合力下降,容易造成涂層脫落。

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