稀釋率計算可以通過測量塗層橫截麵積的幾何方法:
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稀釋率=基體(ti) 融化麵積/(塗層麵積+基體(ti) 融化麵積) x100%
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當塗層厚度和功率密度一定時,稀釋度隨著激光能量密度增加而增加。能量密度越大,基體(ti) 的融化區域越多,則塗層成分的變化就越大。而粉末塗層厚度減小時,塗層的稀釋度增大;反之,粉末塗層厚度增大,則稀釋度減小,因為(wei) 粉末塗層增厚限製了基體(ti) 融化深度的增加。研究表明,對於(yu) 寬帶送粉激光熔覆,在激光處理參數保持不變的條件下,稀釋度隨掃描速度和送粉速度的增大而變小。為(wei) 保證高的塗層性能,除個(ge) 別特殊情況外,一般都要求其稀釋度盡可能低;在激光噴塗時,通常控製在5%左右;而對激光熔覆,其稀釋度亦應小於(yu) 10%,最好也在5%左右。實驗中,ZKZM中科中美4KW高速熔覆激光器在液壓支柱表麵鍍一層合金塗層,塗層厚度0.1mm,稀釋度檢測約為(wei) 6%。
氣孔與(yu) 裂紋的問題
激光熔覆技術實現產(chan) 業(ye) 化的重要障礙之一是熔覆層質量的不穩定性,而其缺陷主要是氣孔、裂紋、變形和不平度;其中最棘手的問題是裂紋,而裂紋的產(chan) 生和擴展又與(yu) 氣孔的存在有關(guan) 。
裂紋產(chan) 生的主要原因是熔覆層中由於(yu) 快速加熱和冷卻而存在的殘餘(yu) 應力。此外,裂紋的產(chan) 生還受到熔覆過程中工藝參數、熔覆層和基體(ti) 材料、熔覆層厚度等多種因素的影響。抑製裂紋生成的主要方法有:①采用預熱與(yu) 緩冷以減少裂紋生成的可能性和鬆馳應力;②設計梯度熔覆層,在基體(ti) 材料與(yu) 熔覆層之間選用過渡熔覆層以緩和應力、減少裂紋產(chan) 生。
氣孔的產(chan) 生是由於(yu) 熔覆材料的激光融化過程中有氣體(ti) 存在,且在快速冷凝時來不及逸出而導致的(一般多是由於(yu) 金屬中的碳與(yu) 氧反應或金屬氧化物被碳還原所形成的反應氣孔,也存在固定物質的揮發和濕氣蒸發等非反應性氣孔)。氣孔不僅(jin) 本身降低塗層性能,而且容易成為(wei) 裂紋萌生和擴展的聚集點,故控製氣孔也是防止熔覆層裂紋萌生和擴展的聚焦點,也是防止熔覆層裂紋的重要措施之一。控製氣孔主要從(cong) 兩(liang) 方麵考慮:一是采取防範措施限製氣體(ti) 來源(如粉末在使用前烘幹去濕、熔覆過程采用惰性氣體(ti) 保護熔池等);二是調整工藝參數,減緩熔池冷卻結晶速度以利於(yu) 氣體(ti) 逸出。
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