激光熔覆可以作为金属丝(激光热丝熔覆)或粉末熔覆来实现。激光束在工件表面形成熔池,同时将激光熔化的激光涂层材料(线材或粉末)添加到该熔池中。曝光时间很短,由于冷却很快,因此只会产生很短的延迟。结果是与基础材料冶金连接的层。它比那些通过热喷涂形成的涂层更坚韧,并且与例如硬铬电镀相比,它也对健康无害。作为激光熔覆设备的一部分,二极管激光器的顶帽光束轮廓形成了一个特别均匀的熔池,为工件提供了细粒度、无孔和无裂纹的涂层。后处理因此减少到低限度。当集成到由 Fraunhofer ILT 开发的超高速激光熔覆系统中时,我们的二极管激光器也适用于制造非常薄的熔覆涂层,迄今为止只能通过镀硬铬来实现。
什么是激光熔覆技术?通过粉末注射技术进行激光熔覆已广泛用于工业应用,例如快速制造、零件修复、表面涂层和创新合金开发[2,14-18]。混合两种或多种粉末并控制每种粉末流的进料速率的能力使激光熔覆成为制造异质组件或功能梯度材料的灵活工艺. 由于激光熔覆熔池中的局部融合小和混合运动强,该技术还允许在微结构水平上设计材料梯度。因此,可以针对特定应用中的灵活功能性能定制材料。与激光熔覆工艺相关的固有快速加热和冷却速率能够在生产的亚稳态或非平衡阶段扩展固体溶解度,从而提供创造具有先进性能的新材料的可能性。激光熔覆已用于处理Φ150mm × 160mm 等各类螺杆、塑料、橡胶注射机的机筒。一个螺钉,在激光熔覆后,它是光滑的,没有变形。色素沉着检测后未发现裂缝或孔隙。安装后,同等条件下激光熔覆螺钉的使用寿命比氮化高合金螺钉高50-60%。在运行过程中没有包层的断裂。同样的技术也可用于修复其他行业中易受腐蚀和侵蚀的零件。
激光熔覆使用与弧焊方法相同的概念,不同之处在于使用激光熔化基材表面和添加材料,其形式可以是线材、粉末或带材。激光熔覆通常使用 CO 2、Nd:YAG 以及的光纤激光器进行。激光熔覆通常产生具有低稀释度、低孔隙率和良好表面均匀性的熔覆。激光熔覆能够生产各种具有所需性能的表面合金和复合材料。激光束熔覆在表面工程中的应用可实现在更软和更坚韧的基体中包含均匀分布的硬质颗粒的良好表面熔覆(无孔隙和裂纹)。在该过程中,通过包括粉末吹送,送丝,预放置的粉末涂层等的多个途径将材料送入激光束下方的基板表面。通过适当的选择和控制,可以实现来自的所需性质激光束功率密度、激光束行进速度、工件表面激光束直径等加工参数。与等离子喷涂相比的主要优势和弧焊包括减少稀释、减少热变形(因为与其他替代方案相比,基板吸收的能量非常少)、沉积孔隙率以及其产生组件近净形状的能力。