Принцип лазерной наплавки и введение

Процесс наплавки: Лазерную наплавку можно условно разделить на две категории в зависимости от способа подачи наплавочных материалов, а именно: предустановленная лазерная наплавка и синхронная лазерная наплавка.

Предварительно заданная лазерная наплавка заключается в том, чтобы заранее разместить материал наплавки на части наплавки поверхности подложки, а затем использовать лазерное облучение для сканирования и расплавления. Материал наплавки добавляется в виде порошка или проволоки, и форма порошка является наиболее часто используемой.

Синхронная лазерная наплавка заключается в синхронной подаче порошковых или проволочных наплавочных материалов в расплавленную ванну через сопло во время процесса наплавки. Наплавочный материал добавляется в виде порошка или проволоки, среди которых наиболее часто используется форма порошка.

Основной процесс предварительной лазерной наплавки заключается в следующем: предварительная обработка поверхности подложки для наплавки --- предварительно заданный материал для наплавки --- предварительный нагрев --- лазерная наплавка --- последующая термическая обработка.

Основной технологический процесс синхронной лазерной наплавки заключается в следующем: предварительная обработка поверхности подложки — предварительный нагрев — синхронная лазерная наплавка — последующая термообработка.

Согласно технологической схеме, процессы, связанные с лазерной наплавкой, в основном включают метод предварительной обработки поверхности подложки, метод подачи наплавочного материала, предварительный нагрев и последующую термическую обработку.

Принцип работы лазера:

Полный комплект оборудования для лазерной наплавки состоит из: лазера, блока охлаждения, механизма подачи порошка, рабочего стола и т.д.

Выбор лазеров: основные типы лазеров поддерживают процесс лазерной наплавки, такие как CO2-лазеры, твердотельные лазеры, волоконные лазеры, полупроводниковые лазеры и т. д.

Параметры процесса

Параметры процесса лазерной наплавки в основном включают мощность лазера, диаметр пятна, скорость наплавки, величину расфокусировки, скорость подачи порошка, скорость сканирования, температуру предварительного нагрева и т. д. Эти параметры оказывают большое влияние на скорость разбавления наплавленного слоя, трещины, шероховатость поверхности и плотность наплавленных деталей. Параметры также влияют друг на друга, что является очень сложным процессом, и для управления этими параметрами в допустимом диапазоне процесса лазерной наплавки необходимо использовать разумные методы контроля.

Лазерная наплавка имеет 3 важных параметра процесса

мощность лазера

Чем больше мощность лазера, тем больше количество расплавленного металла оболочки и тем больше вероятность пористости. По мере увеличения мощности лазера увеличивается глубина слоя оболочки, окружающий жидкий металл резко колеблется, а динамическое затвердевание кристаллизуется, так что количество пор постепенно уменьшается или даже устраняется, и трещины также постепенно уменьшаются. Когда глубина слоя оболочки достигает предельной глубины, по мере увеличения мощности температура поверхности подложки повышается, а явление деформации и растрескивания усиливается. Если мощность лазера слишком мала, плавится только поверхностное покрытие, а подложка не плавится. В это время на поверхности слоя оболочки происходит локальное растрескивание. Пилинг, пустоты и т. д. не достигают цели поверхностной оболочки.

Диаметр пятна

Лазерный луч, как правило, имеет круглую форму. Ширина слоя оболочки в основном зависит от диаметра пятна лазерного луча, диаметр пятна увеличивается, и слой оболочки становится шире. Различные размеры пятна приведут к изменению распределения энергии на поверхности слоя оболочки, а полученная морфология и свойства микроструктуры слоя оболочки будут совершенно разными. Вообще говоря, качество слоя оболочки лучше, когда размер пятна мал, и качество слоя оболочки ухудшается с увеличением размера пятна. Однако диаметр пятна слишком мал, что не способствует получению слоя оболочки большой площади. [3]

Скорость наплавки

Скорость наплавки V имеет аналогичное влияние на мощность лазера P. Если скорость наплавки слишком высока,порошок сплаване может быть полностью расплавлен, и эффект высококачественной наплавки не достигается; если скорость наплавки слишком низкая, расплавленная ванна существует слишком долго, порошок перегорает, элементы сплава теряются, а подвод тепла к матрице велик. увеличит величину деформации.

Параметры лазерной наплавки не влияют по отдельности на макроскопическое и микроскопическое качество наплавочного слоя, но влияют друг на друга. Для иллюстрации комплексного влияния мощности лазера P, диаметра пятна D и скорости наплавки V предлагается понятие удельной энергии Es, а именно:

Es=P/(DV)

То есть, энергия облучения на единицу площади и такие факторы, как лазерплотность мощностии скорость наплавки можно рассматривать вместе.

Снижение удельной энергии выгодно для снижения скорости разбавления, а также имеет определенную связь с толщиной слоя оболочки. При условии постоянной мощности лазера скорость разбавления слоя оболочки уменьшается с увеличением диаметра пятна, а при постоянной скорости наплавки и диаметре пятна скорость разбавления слоя оболочки увеличивается с увеличением мощности лазерного луча. Кроме того, по мере увеличения скорости наплавки уменьшается глубина плавления подложки, а скорость разбавления слоя оболочки от материала подложки уменьшается.

При многопроходной лазерной наплавке основным фактором, влияющим на качество, является степень перекрытия.шероховатость поверхностислоя облицовки. При увеличении скорости перекрытия шероховатость поверхности слоя облицовки уменьшается, но однородность перекрывающейся части трудно гарантировать. Глубина области перекрытия между дорожками облицовки отличается от глубины центра дорожек облицовки, что влияет на однородность всего слоя облицовки. Более того, остаточное растягивающее напряжение многопроходной облицовки будет накладываться, что увеличит локальное значение общего напряжения и увеличит чувствительность слоя облицовки к трещинам. Предварительный нагрев и отпуск могут уменьшить тенденцию слоя облицовки к трещинам.