激光熔覆修复技术的基础试验研究

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1、激光熔覆修复技术的基础试验研究邓琦林，熊忠琪，周春燕，高宾(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)摘要：激光熔覆修复技术是近年来迅速发展起来的一项新的零件修复技术，该技术有许多非常突出的优点。本文对激光熔覆修复技术进行了基础性的试验研究，模拟实际零件的修复情况，在基体材料上加工了一个“U”形缺口并用激光熔覆技术进行修复。把激光熔覆修复的试件制作成力学性能试件，获得了相关的试验数据，并对试验结果进行了分析，为澈光熔覆修复技术的实际工程应用提供了理论依据。关键词：激光熔覆；零件修复；力学性能中图分类号：TG665BasicExperimentalResearchesOnRep

2、airingTechnologyofLaserCladdingDengQilin,XiongZhongqi,ZhouChunyan,Gaobin(ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)Abstracts:Lasercladdingrepairingisanewdevelopingtechnologyofpartsrepairing・Ithasmanyadvantages・Thebasicexperimentalresearchesonthelasercladdingrepairingtechnologyhavebeencarr

3、iedout.Simulatingtheactualpartsrepairing,a"U"shapeofgroovehasbeenmachinedonasubstrateof2Crl2andrepairedbylasercladding.Thetestingpiecesofmechanicspropertieshavebeenmadewiththelasercladdingpart.Theexperimentalresultshavebeenobtainedandtheanalysesontheexperimentalresultshavebeencarriedout.Atheory

4、relianceoflasercladdingrepairingonactualpartshasbeenprovided・Keywords:lasercladding：partrepairing；mechanicsproperties零件的修复技术具有非常广阔的应用前景。零件的修复方法很多，如电弧堆焊、鼠弧堆焊、等离了弧堆炸、等离了弧喷涂和电镀等。近年來，在国内外兴起了一种新的零件修复技术即激光熔覆修复技术。激光熔覆修复技术通常采用预置粉末或同步送粉方法加入金属粉末，利用激光束聚焦能量极高的特点，在瞬间将基体表面微熔，同时使基体表血预置的金属粉末(与基体材质和同或相近)全部熔化，激光

5、离去后快速凝固，获得与基体呈冶金结合的致密熔覆层，使零件表面恢复几何外形尺寸并使表面熔覆层强化。激光熔覆修复技术解决了电弧堆焊、氮弧堆悍、等离了弧堆炸等传统修复复方法无法解决的工艺过程热应力和热变形大的难题。本文对激光熔覆修复技术的基础性问题进行了试验研究，为激光熔覆修复技术的工程实际应用提供理论依据。1试验装置和原理激光熔覆修复的试验装置如图1所示。激光器为一台3000W横流CO2激光器，激光器输出近似均匀光强分布的矩形光束，控制系统为三维数控系统,如图1(a),送粉器采用JKF-6型侧向送粉器,如图1(b),激光熔覆修复过程和原理如图1(c)和1(d)所示。送粉器将粉末送入激光束

6、内，粉末被加热至熔化状态，并在基体或前-•熔覆层上凝固，与基体或询一•熔覆层形成冶金结合。一层熔覆完毕，激光头上升一定的高度(对应熔覆层的厚度)，以保持激光熔覆屮光斑尺寸人小不变，继续进行后一层的熔覆修复。多次循环上述激光熔覆修复过程，即对修复好已辭损的金属零件。(a)激光器和数控系统(c)激光熔覆修复过程btm・(d)激光熔覆修复原理图1激光熔覆修复装趕及原理(b)送粉器2激光熔覆修复试验本次激光熔覆修复试验所用基体材料为2Crl2马氏体不锈钢，激光熔覆修复的金属粉末为316L奥氏体不锈钢粉末。为了更接近于激光熔覆修复的实际情况，我们在基体材料上加工出一个“U"形的凹槽，激光熔覆修

7、复就在该“U”形槽内进行。激光熔覆修复的激光功率控制在2500W,激光熔覆的道与道之间的搭接率为50%,扫描速度为300mm/min,送粉量为2.5g/min,激光熔覆修复试验所得的试件如图2所示。(a)激光熔覆修复试件的横截面(b)激光熔覆修复试件的纵截面图2激光熔覆修复试件3试件制备激光熔覆修复完后，对激光熔覆修复试件进行线切割和其它机械加工，分别制取拉伸试件和冲击试件。试件制取目的是测量激光熔覆修复件纵向和横向的力学性能，并与基体材料的力学性能进行对