激光熔覆技术是磨损模具修复

激光熔覆技术
　　激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术。激光表面熔敷技术，是在激光束作用下，将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却形成稀释率极低、与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而基体表面耐磨、耐蚀、耐热及电气特性等的一种表面强化方法。
　　激光熔覆技术是一种经济效益的新技术，它可以在廉价金属基材上制备出的合金表面而不影响基体的性质，降低成本，节约贵重稀有金属材料，因此，上各工业对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视。
　　应用于激光熔覆的激光器，主要有co2激光器和固体激光器(主要包括激光器、光纤激光器和二极管激光器。老式灯泵浦激光器由于光电转化效率低，维护繁琐等问题已逐渐淡出市场)。
　　对于连续co2激光熔覆，学者已做了大量研究。高功率固体激光器的研制发展迅速，主要用于有色合金表面改性。采用co2激光进行铝合金激光熔覆，铝合金基体在co2激光辐照条件下容易变形，甚至塌陷。固体激光器，激光器输出波长为1.06μm，较co2激光波长小1个数量级，因而更适合此类金属的激光熔覆。
　　激光熔覆，按送粉工艺的不同可分为两类：粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似，同步送粉法具有易实现自动化控制，激光能量吸收率高，无内部气孔，尤其熔覆金属陶瓷，可以提高熔覆层的抗开裂性能，使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。
　　同轴送粉原理图
　　预置送粉原理图
　　1.激光熔覆具有的特点
　　(1)冷却速度快，属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相，如非稳相、非晶态等;
　　(2)涂层稀释率低(一般小于5%)，与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合，通过对激光工艺参数的调整，可以获得低稀释率的涂层，并且涂层成分和稀释度可控;
　　(3)热输入和畸变较小，尤其是采用高功率密度快速熔覆时，变形可降低到零件的装配公差内;
　　(4)粉末选择几乎没有任何，是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金;
　　(5)熔覆层的厚度范围大，单道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm;
　　(6)能进行选区熔敷，材料消耗少，具有的---;
　　(7)光束-可以使难以接近的区域熔敷;
　　(8)工艺过程易于实现自动化，很适合常见易损件的磨损修复。
　　2.激光熔覆与激光合金化的异同
　　激光熔覆与激光合金化，都是利用高能密度的激光束所产生的快速熔凝过程，在基材表面形成于基体相互融合的、具有完全不同成分与性能的合金覆层。两者工艺过程相似，但却有本质上的区别，主要区别如下：
　　(1)激光熔覆过程中的覆层材料完全融化，而基体熔化层极薄，因而对熔覆层的成分影响极小，而激光合金化则是在基材的表面熔融复层内加入合金元素，目的是形成以基材为基的新的合金层。
　　(2)激光熔覆实质上不是把基体表面层熔融金属作为溶剂，而是将另行配置的合金粉末融化，使其成为熔覆层的主题合金，同时基体合金也有一薄层融化，与之形成冶金结合。
　　激光熔覆技术制备新材料，条件下失效零部件的修复与再制造、金属零部件直接制造的重要基础，受到科学界和企业的高度重视。
　　3.工艺领域
　　激光熔覆技术，是一种涉及光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门学科的跨学科-。
　　它由上个世纪60年代提出，进入80年代，激光熔覆技术得到了迅速的发展，结合cad技术兴起的快速原型加工技术(增材制造技术，俗称3d打印技术)，为激光熔覆技术又添了新的活力。
　　现已成功开展了在不锈钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、铜合金、钛合金、铝合金及特殊合金表面钴基、镍基、铁基等自熔合金粉末及陶瓷相的激光熔覆。
　　激光熔覆铁基合金粉末适用于要求局部耐磨而且容易变形的零件。
　　镍基合金粉末适用于要求局部耐磨、耐热腐蚀及抗热疲劳的构件。钴基合金粉末适用于要求耐磨、耐蚀及抗热疲劳的零件。陶瓷涂层在高温下有较高的强度，热稳定性好，化学稳定性高，适用于要求耐磨、耐蚀、耐高温的零件。
　　模具修复工艺过程
　　在滑动磨损、冲击磨损和磨粒磨损的条件下，纯的镍基、钴基和铁基合金粉末已经满足不了使用工况的要求，因此，在合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层已经成为学者研究，已经进行了钢、钛合金及铝合金表面激光熔覆多种陶瓷或金属陶瓷涂层的研究。
　　激光熔覆的应用主要在两个方面，即耐腐蚀(包括耐高温腐蚀)和耐磨损，应用的范围很广泛，例如，内燃机的阀门和阀座的密封面，水、气或蒸汽分离器的激光熔覆、模具表面的修复等。
　　同时，提高材料的耐磨和耐腐蚀性，可以采用co基合金(如co-cr-mo-si系)进行激光熔覆，基体中物相成份范围中co3mo2si硬质金属间相的存在可耐磨性能，而cr则提供了耐腐蚀性。

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