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激光涂敷和激光熔凝返 回

水刀的冷態加工不同,激光涂敷與表面合金化相似,都是在激光加熱基體的同時,熔人其他合金材料。從實際上來看控制過程參數,使基體表面上產生的極薄層的熔化同熔化的涂教材料實現

冶金結合,而涂層的化學成分基本上不變化,值得我們注意的是基體成分幾乎沒有進入涂層內,與激光合金化相比,激光涂敷能更好地控制表層的成分和厚度,能得到完全不同于基體的表面合金層,以達到提高工件表面的耐蝕、耐磨、耐熱等目的。但是,激光涂敷要實現涂層和基體的冶金結合,基體和涂層材料僅限于在具有可焊性的材料之間選取。

    比之堆焊和等離子體噴涂等相似工藝,激光涂敷的主要優點是:在實現良好的冶金結合的同時,稀釋度小(涂敷材料被基體材料的稀釋小);輸入基體的能量和基體的熱變形小;涂層尺寸可較準確地控制,且涂敷后的機械加工量小;高的冷卻速度可得到具有特殊性能的合金涂層,盡管激光涂敷設備的  次性投資和運行費用較高,但由于上述優點,激光涂敷已應用于某些高附加值的工業加工中。

    值得我們注意的是與激光相變硬化和表面合金化不同,從實際上來看激光涂敷常用的涂層材料為臺金粉末。也可以是不同金屬、合金粉末的混合物,還有就是在涂敷過程中形成所要求的合金。值得我們注意的是合金粉末的供應方式有預置一層涂敷粉末于基體上和用惰性氣體將涂層粉末直接噴到激光作用區兩種。

    應用實例:用噴丸處理將5mm厚的低碳鋼表面清理干凈后,再用電弧將鋁臺金粉末噴鍍到鋼的表面,形成20ym的噴鍍層。在大氣中用4kWCO2激光,以0.5m/min的掃描速度使噴鍍層熔化,并使表層的鋁氧化,結果在鋁層表面形成了耐熱、耐蝕的氧化鋁層,同時消除了噴鍍居中的氣孔。

    激光熔凝處理是用較高功率密度(104-106W/cm2)的激光束,還有就是在金屬表面掃描,從實際上來看使表層金屬熔化,隨后快速冷卻凝固,冷卻速度通常為l02106K/s,從而得到細微的接近均勻的表層組織。,在比之未處理表面,值得我們注意的是通常具有較高的抗磨損和抗腐蝕性能。對于某些共晶合金,甚至可以得到非晶態表層,具有極好的抗腐蝕性能。

    激光熔凝處理宜采用勻強光斑。但如果勻強光斑達不到要求的功率密度,還有就是也可采用聚焦光斑或離焦光斑。從實際上來看同相變硬化工藝不同,從實際上來看熔凝處理常不加增強激光吸收層。因為一旦表面熔化,吸收層將不復存在,而且吸收層的材料將不可避免地參加熔融金屬的合金化。值得我們注意的是好在隨著材料溫度的升高以至熔化,表面對激光的反射率下降,有較高的吸收率。

    激光熔凝處理尚未見工業應用,從實際上來看原因是:首先激光熔凝和激光合金化的處理過程差不多。既然要將基體表屢熔化,何不同時加進合金成分進行合金化處理,還有就是提供更大的可能性來改善表面的硬度、耐磨性和耐腐蝕性等性能。

    水刀加工不必擔心加工的工件的完整性,值得我們注意的是但熔凝處理將破壞工件表面的幾何完整性,處理后一般要進行表面機械加工。在這一點上,它又不如相變硬化處理。

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