二、激光熔覆强化修复的特点
激光熔覆根据工件的工况要求，熔覆各种设计成分的金属或者非金属，制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。与工业中常用的堆焊、热喷涂和等离子喷焊等相比，激光熔覆有着下列优点：
- 激光熔覆层与基体为致密冶金结合,结合强度不低于原本体材料的 90%。
- 基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层为0.05-0.1mm。基体热影响区极小，一般为0.1-0.2mm，在采取控温措施情况下（如间歇加工、主动冷却，控制基体温升不超过80℃），激光加工后无热变形。
- 熔覆层与基体均无粗大的铸造组织，高达106℃/s的冷却速度使凝固组织细化，熔覆层及其界面组织致密，晶粒细小。在选用适当的粉末和工艺参数的情况下，无孔洞，无夹杂裂纹等缺陷。
- 由于激光作用时间短（ns级），熔覆层稀释率低，基材的熔化量比较小，对熔覆层的冲淡率很低（常规为5%~8%），因此可在熔覆层比较薄的情况下，获得所要求的成分和性能，从而节约昂贵的覆层材料。
- 激光熔覆层组织由底层、中间层以及面层组成的各具特点的梯度功能材料，底层具有与基体浸润性好、结合强度高等特点；中间层具有一定强度和硬度、抗裂性好等优点；面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀等性能，使修复后的设备在安全和使用性能上更加有保障。
- 激光熔覆技术可控性好，易实现自动化控制，覆层质量稳定。
激光熔覆技术解决了振动焊、氩弧焊、喷涂、镀层等传统修理方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、基体材料结合强度难以保证的矛盾。
三、激光熔覆与等离子喷焊的比较
激光熔覆与等离子喷焊相比较，根本区别是热源不同。前者具有升温快、温度高、作用时间短和热源集中的特点。激光熔覆可使熔层的升温和冷却速度都达到105~106℃/s。激光束可瞬间熔化粉末层，同时使基体表面微熔并与熔层形成牢固的冶金结合。激光束对熔层快速加热和冷却，使热作用时间短，基体熔深小，熔层与基体间的元素互扩散大大降低，熔层稀释率小。等离子喷焊由于功率密度相对要小，热作用时间加长而使熔层与基体间的元素扩散加剧，热影响区加大，熔层的成分污染也就大了。激光熔层由于速冷得到更细密的组织，其晶粒度比等离子喷焊层高2-4个等级。激光熔层较小的稀释率和细密的组织，使设计的熔层元素充分发挥了应有作用。激光熔层的显微硬度、抗腐蚀和抗摩擦磨损等性能均优于或大大高于等离子层。
激光熔覆能在保证熔覆材料和基体材料达到冶金结合的前提下，基体熔化量小，熔覆层合金原有的性能（高硬度、耐磨性、耐蚀性及抗氧化性）不受损害，熔覆材料与基体达到理想的结合（即在界面上形成致密的低稀释率和较窄的交互扩散带）。 因此，可在廉价钢材上制备出性能优异的高合金钢表层且与基体的结合强度高，是其它表面处理工艺所无法比拟的。
|
