熔覆層的質量直接影響其性能。影響熔覆層質量的主要因素有材料性能、光束質量、工藝參數、外部環境等。而熔覆層的質量問題主要的有裂紋、氧化燒損、粗糙度、稀釋率等,下麵國盛激光就來給大家說說這幾個(ge) 熔覆層的質量問題:
1. 裂縫
在激光熔覆過程中,由於(yu) 高能量密度激光束的快速加熱和熔化,在熔覆層和基體(ti) 之間產(chan) 生很大的溫度梯度。在隨後的快速冷卻中,這種溫度梯度會(hui) 造成熔合層與(yu) 基體(ti) 的體(ti) 積膨脹和收縮的不一致,使它們(men) 相互抑製,形成熔合層的內(nei) 應力。這種應力通常是拉應力,往往會(hui) 導致熔覆層開裂和基體(ti) 變形。
根據裂紋的位置,將裂紋分為(wei) 熔合層裂紋、界麵基體(ti) 裂紋和搭接區裂紋。界麵基體(ti) 裂紋是最常見的。熔覆基體(ti) 材料在一定溫度下進行預熱和後續處理,將有效降低溫度梯度,減少熱應力,有利於(yu) 抑製熔覆層裂紋的發生。然而,預熱和慢速冷卻削弱了激光快速加熱和快速冷卻的優(you) 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。適當提高能量密度可以顯著降低裂紋傾(qing) 向,在熔池中施加電磁攪拌也可以減少裂紋。對於(yu) 每種塗層,應盡量減少塗層的厚度,可以用平麵應力狀態代替應變狀態,這樣可以減少開裂的傾(qing) 向。
複合塗層技術還可以降低開裂傾(qing) 向,在基體(ti) 和塗層之間引入一個(ge) 中間過渡層,使塗層的成分和性能沿厚度方向連續變化。金屬基體(ti) 與(yu) 陶瓷相塗層之間沒有明顯的界麵,能有效削弱塗層中的應力,提高塗層與(yu) 基體(ti) 的結合強度,減少裂紋的發生,但工藝複雜,生產(chan) 成本高。


2. 基體(ti) 材料的變形,防止基體(ti) 材料變形,一般采用以下措施:
(1)采用熱處理消除基體(ti) 材料的內(nei) 應力;
(2)盡量選擇較薄的包層。
(3)采用預熱和後置處理工藝。
(4)通過預應力張拉、預變形或夾緊,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(jue) 的問題。目前最常用的方法是實施氬氣保護,但應注意氣體(ti) 流變性。氦氣保護優(you) 於(yu) 氬氣和氮氣,並產(chan) 生最好的表麵光潔度,最精細的微觀結構,最高的冷卻速度,最高的表麵硬度,但氦氣也有最高的成本。
4. 表麵粗糙度
激光熔覆容易造成表麵不均勻,即起皺,導致表麵粗糙度增加。產(chan) 生起皺現象的主要原因是在激光的作用下,合金熔池表麵存在較大的徑向表麵張力梯度。這種較大的徑向表麵張力梯度具有雙重作用,它不僅(jin) 造成合金元素在高溫下的快速混合,而且導致其凝固表麵的不均勻性。
5. 稀釋率
在激光熔覆過程中,稀釋率預計在5%以內(nei) ,以確保高性能的表麵。當使用同步送粉法時,粉末流率是決(jue) 定稀釋率的最重要因素。當送粉速度較小時,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(chan) 生的熱屏蔽效應來解釋。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(ti) 材料得不到充分熔化,與(yu) 熔覆層的結合力下降,容易造成塗層脫落。
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