Принцип лазерной наплавки и введение

Процесс наплавки: Лазерную наплавку можно условно разделить на две категории в зависимости от метода подачи плакирующих материалов, а именно предварительно заданную лазерную наплавку и синхронную лазерную наплавку.

Предварительная настройка лазерной наплавки заключается в том, чтобы заранее разместить плакирующий материал на плакирующей части поверхности подложки, а затем использовать облучение лазерным лучом для сканирования и плавления. Плакирующий материал добавляется в виде порошка или проволоки, причем наиболее часто используется порошок.

Синхронная лазерная наплавка заключается в синхронной отправке порошковых или проволочных наплавочных материалов в ванну расплава через сопло во время процесса наплавки. Плакирующий материал добавляется в виде порошка или проволоки, среди которых чаще всего используется порошок.

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

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

В соответствии с технологическим процессом процессы, связанные с лазерной наплавкой, в основном включают в себя метод предварительной обработки поверхности подложки, метод подачи плакирующего материала, предварительный нагрев и последующую термообработку.

Принцип работы лазера:

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

Выбор лазеров: основные типы лазеров поддерживают процесс лазерной наплавки, например, 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 дефокусировки, скорость подачи порошка, скорость сканирования, температуру предварительного нагрева и т. д. Эти параметры оказывают большое влияние на степень разбавления плакирующего слоя, трещин, шероховатости поверхности. компактность деталей обшивки. Параметры также влияют друг на друга, что является очень сложным процессом, и для управления этими параметрами в пределах допустимого диапазона 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 глубина плакирующего слоя увеличивается, окружающий жидкий металл сильно колеблется, а динамическое затвердевание кристаллизуется, так что количество пор постепенно уменьшается или даже устраняется, а трещины также постепенно уменьшаются. Когда глубина плакирующего слоя достигает предельной глубины, по мере увеличения мощности температура поверхности подложки повышается, а явления деформации и растрескивания усиливаются. Если мощность лазера слишком мала, плавится только поверхностное покрытие, а подложка не плавится. В это время на поверхности плакирующего слоя возникают локальные трещины. Наличие пиллингов, пустот и т. д. не позволяет достичь цели облицовки поверхности.

Диаметр пятна

Лазерный луч обычно имеет круглую форму. Ширина слоя оболочки в основном зависит от диаметра пятна лазерного луча, диаметр пятна увеличивается, а слой оболочки становится шире. Различные размеры пятен приведут к изменениям в распределении энергии на поверхности плакирующего слоя, а полученная морфология и свойства микроструктуры полученного плакирующего слоя сильно различаются. Вообще говоря, качество плакирующего слоя лучше, когда размер пятна мал, и качество плакирующего слоя снижается по мере увеличения размера пятна. Однако диаметр пятна слишком мал, что не способствует получению плакирующего слоя большой площади. [3]

Скорость облицовки

Скорость наплавки V оказывает аналогичный эффект мощности лазера P. Если скорость наплавки слишком высока,порошок сплаваневозможно полностью расплавить, и не достигается эффект качественной облицовки; если скорость наплавки слишком мала, расплавленная ванна существует слишком долго, порошок перегорает, элементы сплава теряются, а тепловложение матрицы велико. увеличит степень деформации.

Параметры лазерной наплавки не влияют независимо на макроскопическое и микроскопическое качество плакирующего слоя, но влияют друг на друга. Чтобы проиллюстрировать комплексное влияние мощности лазера P, диаметра пятна D и скорости оболочки V, предложено понятие удельной энергии Es, а именно:

Эс=П/(ДВ)

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

Снижение удельной энергии выгодно для снижения степени разбавления, а также имеет определенную связь с толщиной плакирующего слоя. В условиях постоянной мощности лазера скорость разбавления слоя оболочки уменьшается с увеличением диаметра пятна, а когда скорость оболочки и диаметр пятна постоянны, скорость разбавления слоя оболочки увеличивается с увеличением мощности лазерного луча. Кроме того, с увеличением скорости плакирования глубина плавления подложки уменьшается, а скорость разбавления плакирующего слоя от материала подложки снижается.

При многопроходной лазерной наплавке степень перекрытия является основным фактором, влияющим нашероховатость поверхностиоблицовочного слоя. При увеличении коэффициента перекрытия шероховатость поверхности плакирующего слоя снижается, но гарантировать равномерность перекрываемой части сложно. Глубина зоны перекрытия между дорожками облицовки отличается от глубины центра дорожек облицовки, что влияет на однородность всего слоя облицовки. Кроме того, будут накладываться остаточные растягивающие напряжения многопроходной плакировки, что увеличит значение локального общего напряжения и увеличит чувствительность плакирующего слоя к образованию трещин. Предварительный нагрев и отпуск могут снизить склонность плакирующего слоя к растрескиванию.