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激光熔覆技術工藝設備原理

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激光熔覆技術工藝設備原理

發布日期:2017-04-15 作者: 點擊:

熔覆工藝:激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類,即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
預置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位,然后采用激光束輻照掃描熔化,熔覆材料以粉、絲、板的形式加入,其中以粉末的形式最為常用。
同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中,使供料和熔覆同時完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入,有的也采用線材或板材進行同步送料。
預置式激光熔覆的主要工藝流程為:基材熔覆表面預處理---預置熔覆材料---預熱---激光熔化---后熱處理。
同步式激光熔覆的主要工藝流程為:基材熔覆表面預處理---送料激光熔化---后熱處理。
按工藝流程,與激光熔覆相關的工藝主要是基材表面預處理方法、熔覆材料的供料方法、預熱和后熱處理。
激光器工作原理:
激光熔覆技術成套設備組成:激光器、冷卻機組、送粉機構、加工工作臺等。
激光器的選用:應用廣泛的有CO2激光器,固體激光器。
CO2激光器是應用最廣、種類最多的一種激光器,在汽車工業、鋼鐵工業、造船工業、航空及宇航業、電機工業、機械工業、冶金工業、金屬加工等領域廣泛應用。約占全球工業激光器銷售額40%,北美更高達70%。
1.功率高。CO2激光器是目前輸出功率達到最高級區的激光器之一,其最大連續輸出功率可達幾十萬瓦
2.效率高。光電轉換率可達30%以上,比其它加工用激光器的效率高得多。
3.光束質量高。模式好,相干性好,線寬窄,工作穩定。
傳統的固體激光器通常采用高功率氣體放電燈泵浦,其泵浦效率約為3%到6%。泵浦燈發射出的大量能量轉化為熱能,不僅造成固體激光器需采用笨重的冷卻系統,而且大量熱能會造成工作物質不可消除的熱透鏡效應,使光束質量變差。加之泵浦燈的壽命約為400小時,操作人員需花很多時間頻繁地換燈,中斷系統工作,使自動化生產線的效率大大降低。與傳統燈泵浦激光器比較,固體激光器(光纖激光器、碟片激光器、二極管激光器)具有以下優點:
(1) 轉換效率高:由于半導體激光的發射波長與固體激光工作物質的吸收峰相吻合, 加之泵浦光模式可以很好地與激光振蕩模式相匹配,從而光光轉換效率很高,已達50%以上,整機效率也可以與二氧化碳激光器相當,比燈泵固體激光器高出一個量級,因而二極管泵浦激光器體積小、重量輕,結構緊湊。
(2) 性能可靠、壽命長:激光二極管的壽命大大長于閃光燈,達 15000小時,泵浦光的能量穩定性好,比閃光燈泵浦優一個數量級,性能可靠,為全固化器件,是至今為止唯一無需維護的激光器,尤其適用于大規模生產線。
(3) 輸出光束質量好:由于二極管泵浦激光的高轉換效率,減少了激光工作物質的熱透鏡效應, 大 大改善了激光器的輸出光束質量,激光光束質量已接近極限。
(4)速度快、深度大、無變形、熔覆層無夾渣、熔池細膩無氣孔。
(5)可以在室溫或者特殊的條件下進行工作,比如激光經過磁場之后光束不會發生偏轉嗎,在真空情況下都能夠進行使用,通過玻璃和透明的材料進行熔覆。
(6)可進行薄壁激光熔覆,基體無變形。
但如果熔覆的材料,包括粉末和母材,為高反射材料,則光纖激光器、二極管激光器由于其自身設計的特點,就顯得不太適合了,而碟片激光器則比較適合焊接(包括熔覆)、切割反射率比較高的材料。


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