激光熔覆,也称为激光金属沉积,是一种将一种材料添加到另一种材料表面的技术。激光熔覆涉及将金属粉末或金属丝流送入熔池,该熔池由激光束在扫描目标表面时产生,从而沉积所选材料的涂层。激光熔覆技术使材料能够准确、有选择地沉积,并以少的热量输入下层基板。激光熔覆工艺可以改善零件表面的性能,包括更好的耐磨性,以及修复受损或磨损的表面。在基材和层之间建立这种机械结合是可用的精确的焊接工艺之一。
激光熔覆它是如何工作的?可以使用金属丝(包括热丝或冷丝)或粉末原料进行激光熔覆。激光在工件表面形成熔池,同时向其中添加线材或粉末。尽管激光作为热源的功率很高,但曝光时间很短,这意味着凝固和冷却时间很快。结果是冶金结合层比热喷涂更坚韧,对健康的危害也比镀硬铬工艺低。能够混合两种或多种粉末并分别控制两者的进料速率意味着这是一种灵活的工艺,可用于制造异质组件或功能梯度材料。此外,由于熔池中的局部融合和混合,激光熔覆允许在微观结构水平上设计材料梯度,这意味着可以针对特定应用中的功能性能定制熔覆材料。激光熔覆和激光熔覆技术有很多变化。本文中的描述将主要关注传统(和主流)激光熔覆。但是,该技术有更新和更先进的变体,包括超高速激光应用在 EHLA 工艺中,粉末被送入 基板上方 的聚焦激光束线。这确保了沉积材料在与基板接触之前已经熔化,在基板上仍然形成非常浅的熔池,允许沉积材料冷却并与下面的材料接触固化,从而减少到达基板的热量。下面的组分和稀释和热效应的深度。这种小稀释形成了生产更薄涂层(20-300µm)的能力,从而在 5-10µm 内实现所需的化学反应。
与传统的涂层工艺相比,激光熔覆具有几个优点。激光熔覆的优点包括提供更高质量的涂层材料(包括高粘合强度和完整性),几乎没有变形和稀释,以及增强的表面质量。这些优势包括:能够在需要的地方准确放置定制的性能增强材料;可与多种材料一起使用,包括定制合金或金属基复合材料 (MMC) 设计的基材和层;沉积物中很少或没有孔隙度(>99.9% 密度);相对较低的热输入导致狭窄的热影响区(EHLA 低至 10µm);基材中的小变形减少了对校正加工的需求;易于自动化并集成到 CNC 和 CAD/CAM 生产环境中;减少生产时间;通过激光功率调制改进热控制;生产功能分级零件的能力;精确的沉积速率,取决于设备和应用特性;良好的机械性能;适用于磨损零件的修复等。虽然激光熔覆有很多优点,但该技术也有一些缺点,包括:资本设备的昂贵设置成本;大型设备意味着它通常不是便携式的,尽管确实存在便携式现场解决方案。高构建速率会导致开裂(尽管对于某些材料,这可以通过额外的热控制措施来消除,例如预热和沉积后冷却控制)。