资源描述：
《激光扫描速度对激光熔覆宏观质量的影响规律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、激光扫描速度对激光熔覆宏观质量的影响规律哈永滨工业大学徐庆鸿郭伟田锡唐,。文摘在已定激光器的条件下激光熔覆唯一可变的工艺参数为扫描速度扫描速度的变化意味着试件热输入量的不同,激,光与涂层相互作用的时间不同单位面积的热输入量不相同,从而使得熔覆后熔覆质量也相差很大。通过改变激光扫描速度,系统地研究了熔覆道形状,表面不平度、表面裂纹,气孔率和稀释率的变化规律,为合理选择激光熔覆工艺参数提供了理论基础。主题词激光熔覆扫描速度质量控制引言评价激光熔覆质量的好环,主要应考虑两方面内容。一是宏观上,考察熔覆道形状、表面不平度、裂纹、;二是微观气孔及稀释率
2、等上,考察是否形成良好的组织,能否提供所要,如耐磨、耐蚀等。除此之外,还应求的性能用微区成分分析方法测定表面改性层化学元素,的种类及分布特别要注意分析过渡层的情况H~~一0一一一熔覆道高W熔覆道宽琳容覆层边界角以判定是否为冶金结合,必要时进行质量寿命图—1激光单道熔覆熔层形状示意图检测。这里主要研究涂层为镍基合金,厚度为..,03一0smm激光功率为1500W单道熔覆·利用几何原理的知识可以得到边界角e与,。时扫描速度与激光熔覆宏观质量的关系高宽比H/W的函数关系式:sino一(H/w)〔(H/w)2+0.25〕2扫描速度与激光熔覆宏观质量的
3、关系该式的物理意义在于:e角是H/W的单一函数,可以利用O角作为熔层的形状因子来.21熔覆层的宏观形貌衡量熔层的外观形状。..211熔覆道形状由实验结果可知,熔覆层的高宽比和边界如图,,2和图3所1所示单道激光熔覆时熔覆道的角随激光扫描速度的变化规律如图、形状主要取决于熔覆层的高度宽度以及这两不。。者所决定的熔覆层边界角在一般情况下,口角介于90。一180泛,,间并随着H/W的增大而相应减小所以航天工艺1997年第4期,nUCU厂n、奋户‘八卜nUO们勺弓J了随着扫描速度的变化激光单道熔覆时的表面不平度随之变化,利用表面粗糙度测试仪测量了
4、垂直于激光扫描方向上的表面不平度情、况测得的表面不平度随扫描速度的变化情况。莽一工如图4所示、 .05才./入 04_、、、0./ 3z尸.扩 .......0022030405060708. 01、扫描n速度(m/mi) 图2高宽比曲线一0. 1口1.1目n们1‘6~闪/厂/尸洲一0.伙02一003......0203040.50607081.,./14内jOnn扫描速度(m/mi)/了图4表面不平度变化曲线//‘已口孟.凡.1.艺1n由图中可知、实际上,金属表面的最终粗/糙度取决于熔池表面的张力大小和熔池后端起..
5、....020304050.60708,当激光功率密度较高时,n伏的高度减慢扫描扫描速度(m/mi)速度,可使合金熔池的表面积增大,这将减弱图3边界角O曲线其径向表面,张力梯度的作用但这又会促使熔、O角表现了熔层材料激光工艺参数等因素对池后端的凸出形成;因此.在扫描速度与表面。熔层形状影响的综合反映此外熔层边界角e粗糙度的关系间存在极大值。,作为熔层外观质量判定指标的另一意义在于2.2表面裂纹对于实际生产中多道搭接激光熔覆时,O角直在激光作用层内存在大的热应力和开裂倾。..n接影响着熔覆层质量WMSte研究表向是,激光熔覆的主要缺点特别是在熔
6、覆层和:,明多道搭接激光熔覆中边界角O必须大于基,。体交界处的开裂常导致表面改性层剥落。,。,‘·120应控制在150以内否则会产生运这是目前该技术工业化的主要障碍之一。熔层,。”行孔洞并引起搭接区裂纹内的裂纹的产生情况取决于熔覆层材料、基体..212表面不平度材料及激光熔覆工艺参数。激光熔覆一个固有、激光熔覆处理后工件的表面常有凹凸不的特点即快速加热、快速冷却,不可避免地在、平的现象分析引起表面粗糙不平的主要原因熔层内产生较大的热应力,熔层内应力集中区,是:在激光作用下合金熔池表面存在大的径域在较大的拉应力的作用下产生裂纹是激光熔。,向表面
7、张力梯度该表面张力梯度具有双重覆裂纹开裂的主要机理。效应,它不仅引起了高温下合金元素的快速混激光熔覆时的表面裂纹随扫描速度的变化、,合而且导致其凝固表面的凹凸不平所以必规律如图5所示。,。须进行后续处理来降低粗糙度结果发现,在较小的热能量输人的情况航天工艺1997年第4期下,、主要是合金中Si。仍然有裂纹产生加人覆层与基体之间形成良好的冶金结合的前提较高含量的、Si、,,B一方面降低了熔覆层材下应尽量减小基体的能量输入以减小基体变形和产生裂纹的可能性、同时也可以保证熔/l4。覆层材料受基体成分污染小盯日班12.绷端碳。23表面气孔厂/由于激光
8、加热是一个快速加热、冷却的过程,熔覆粉末中的某些元素在高温时会发生氧/化而产生气体,如果在熔融状态时来不及逸入区.、,/夕出便留在熔覆层中成为气孔因此激光熔覆、
