激光熔覆工藝中稀釋度與氣孔裂紋問題
稀釋度是衡量激光熔覆工藝質(zhì)量的一個重要參數(shù)，以定量描述涂層成分由于融化的具體材料混入涂層而引起的成分變化程度。
稀釋率計算可以通過測量涂層橫截面積的幾何方法：
當(dāng)涂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，基體的融化區(qū)域越多，則涂層成分的變化就越大。而粉末涂層厚度減小時，涂層的稀釋度增大；反之，粉末涂層厚度增大，則稀釋度減小，因為粉末涂層增厚限制了基體融化深度的增加。研究表明，對于寬帶送粉激光熔覆，在激光處理參數(shù)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。為保證高的涂層性能，除個別特殊情況外，一般都要求其稀釋度盡可能低；在激光噴涂時，通常控制在5%左右；而對激光熔覆，其稀釋度亦應(yīng)小于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面鍍一層合金涂層，涂層厚度0.1mm，稀釋度檢測約為6%。
氣孔與裂紋的問題
激光熔覆技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要障礙之一是熔覆層質(zhì)量的不穩(wěn)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(chǎn)生和擴展又與氣孔的存在有關(guān)。
裂紋產(chǎn)生的主要原因是熔覆層中由于快速加熱和冷卻而存在的殘余應(yīng)力。此外，裂紋的產(chǎn)生還受到熔覆過程中工藝參數(shù)、熔覆層和基體材料、熔覆層厚度等多種因素的影響。抑制裂紋生成的主要方法有：①采用預(yù)熱與緩冷以減少裂紋生成的可能性和松馳應(yīng)力；②設(shè)計梯度熔覆層，在基體材料與熔覆層之間選用過渡熔覆層以緩和應(yīng)力、減少裂紋產(chǎn)生。
氣孔的產(chǎn)生是由于熔覆材料的激光融化過程中有氣體存在，且在快速冷凝時來不及逸出而導(dǎo)致的（一般多是由于金屬中的碳與氧反應(yīng)或金屬氧化物被碳還原所形成的反應(yīng)氣孔，也存在固定物質(zhì)的揮發(fā)和濕氣蒸發(fā)等非反應(yīng)性氣孔）。氣孔不僅本身降低涂層性能，而且容易成為裂紋萌生和擴展的聚集點，故控制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。控制氣孔主要從兩方面考慮：一是采取防范措施限制氣體來源（如粉末在使用前烘干去濕、熔覆過程采用惰性氣體保護熔池等）；二是調(diào)整工藝參數(shù)，減緩熔池冷卻結(jié)晶速度以利于氣體逸出。
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發(fā)布時間：2018-05-17 13:54
