激光熔覆送粉器的类型讲解

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激光熔覆技术

激光熔覆技术的研究现状及应用陈宝洲（南华大学机械工程学院湖南衡阳邮编：421001）摘要：本文逐次介绍了激光熔覆技术的原理、特点、材料体系、激光熔覆存在的问题、激光熔覆层裂纹产生的原因及防止措施，阐述了其工业应用，最后分析了其发展趋势。

关键词：激光熔覆；材料体系；应用Laser cladding technology research and ApplicationChen Baozhou(College of Mechanical Engineering, University of South China, Heng Y ang, 421001, China) Abstract: This paper introduces the technology of laser cladding by the principle, characteristics, material system, the problems of laser cladding, laser cladding crack causes and prevention measures, and expounds its application in industry, finally analyzes its development trend.Key words: laser cladding; material system; application1 引言激光熔覆技术是一项新兴的零件加工于表面改型技术。

具有较低稀释率、热影响区小、与基面形成冶金结合、熔覆件扭曲变形比较小、过程易于实现自动化等优点。

激光熔覆技术应用到表面处理上，可以极大提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能，可以极大提高材料的使用寿命。

同时，还可以用于废品件的处理，大量节约加工成本。

激光溶覆应用到快速制造金属零件，所需设备少，可以减少工件制造工序，节约成本，提高零件质量，广泛应用于航空、军事、石油、化工、医疗器械等各个方面。

激光熔覆技术分析与展望讲解

激光熔覆技术分析与展望讲解激光熔覆技术是一种应用激光传热原理将金属粉末熔化并喷射到基底材料上形成一层涂覆层的先进表面修复方法。

它具有高精度、高速度、高质量的优点，被广泛应用于修复磨损、腐蚀和疲劳损伤等表面缺陷。

本文将对激光熔覆技术的原理、应用和展望进行分析和讲解。

首先，激光熔覆技术的原理是利用激光束在基底材料表面形成高温的熔化区域，并将金属粉末通过喷射器喷射到这个熔化区域，然后迅速冷却并与基底材料粘结。

激光束的选择取决于基底材料和喷射粉末的特性，激光功率和扫描速度的控制可以实现对涂覆层的厚度和质量的调控。

激光熔覆技术具有很多独特的优点。

首先，它可以在高精度下进行，能够在微米级别上调整涂覆层的厚度和形状。

其次，由于激光束的高能密度，喷射粉末能够快速熔化并与基底材料粘结，从而减少了熔化区域的热影响和晶粒生长，使得涂覆层具有更好的结构和性能。

另外，激光熔覆技术是一种快速、高效的修复方法，能够在较短的时间内完成修复，大大提高了工作效率。

激光熔覆技术在许多领域都得到了广泛的应用。

首先，在航空航天领域，激光熔覆技术可以用于修复飞机发动机叶片和涡轮叶片等高温部件的磨损和腐蚀缺陷，同时也可以应用于航天器的防护和修复。

其次，在汽车制造领域，激光熔覆技术可以修复汽车缸体、曲轴和传动系统等重要零部件的表面缺陷，提高其使用寿命和可靠性。

再者，在石化和能源领域，激光熔覆技术可以用于修复和防护管道和阀门等设备的磨损和腐蚀缺陷，延长其使用寿命。

展望未来，激光熔覆技术有着广阔的发展前景。

首先，随着传感器技术和智能控制技术的发展，激光熔覆技术可以更加精确地控制涂覆层的厚度和质量，实现更高级别的自动化和智能化。

其次，随着金属粉末材料的研发和应用不断进步，激光熔覆技术可以涵盖更广泛的材料类型和应用领域。

另外，随着激光器的性能不断提高和价格的降低，激光熔覆技术的成本会进一步降低，使得它的应用更加广泛。

总之，激光熔覆技术是一种先进的表面修复方法，具有高精度、高速度、高质量的优点，在航空航天、汽车制造和石化能源等领域得到了广泛的应用。

激光熔覆设备结构

激光熔覆设备结构激光熔覆设备是一种先进的表面处理装备，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源行业等领域。

它能够通过激光的热能，将金属粉末快速熔化并喷射到工件表面，形成一层坚固的保护层或修复层。

这种设备的结构设计非常重要，它直接影响着设备的性能和使用效果。

激光熔覆设备主要由以下几个部分组成：1. 激光源：激光源是激光熔覆设备的核心部件，它产生高能量激光束。

目前常用的激光源有光纤激光源、二氧化碳激光源等。

激光源的选择应根据熔覆材料的特性和要求来确定。

2. 光学系统：光学系统是将激光束聚焦到工件表面的关键部分。

它由凸透镜、反射镜、扫描镜等组成。

光学系统的设计要保证激光束的聚焦精度和稳定性，以确保熔覆质量。

3. 粉末供给系统：粉末供给系统是将金属粉末输送到熔覆区域的装置。

它包括粉末喷嘴、粉末供给器等。

粉末供给系统的设计要保证粉末的均匀喷射和稳定供给，以获得一致的熔覆效果。

4. 控制系统：控制系统是激光熔覆设备的大脑，负责控制设备的运行和参数设置。

它包括计算机控制器、运动控制卡等。

控制系统的设计要简单易用，操作人员能够方便地进行参数调整和设备控制。

5. 工作台：工作台是放置工件的平台，用于支撑和固定工件。

工作台的设计要考虑到工件的尺寸、形状和重量，保证工件在熔覆过程中的稳定性和精度。

6. 气体保护系统：气体保护系统用于在熔覆过程中提供保护气体，防止熔覆区域氧化和污染。

常用的保护气体有氩气、氮气等。

气体保护系统的设计要保证气体的纯净度和流量的控制。

以上是激光熔覆设备的主要结构部分，不同厂家和型号的设备可能会有所差异。

除了上述部分，还可能包括冷却系统、除尘系统、安全防护系统等。

这些附加系统的设计都是为了提高设备的稳定性和安全性。

激光熔覆设备结构的设计直接影响着设备的性能和使用效果。

一个优秀的设备结构能够提高熔覆质量、降低能耗、提高生产效率。

因此，在开发和使用激光熔覆设备时，需要充分考虑结构设计的合理性和实用性，以满足不同应用领域的需求。

等离子熔覆与激光熔覆的区别

等离子熔覆与激光熔覆的区别等离子熔覆1.技术特点：等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。

当然这与YAG激光器加热速度无法比拟。

由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放好一些。

2.设备特点：等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。

随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。

另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。

3.工艺特点：第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。

第二送稳：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。

这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。

第三等离子稳定性好：等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。

第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。

第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。

激光熔覆1.技术特点2.激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。

实验12-激光熔覆

实验目的1、熟悉激光熔覆的概念、特性和基本方法；2、了解激光熔覆所涉及的激光器、加工机床、送粉器和喷嘴；3、用侧向送粉法在45钢表面进行镍基合金的激光熔覆，优化工艺参数获得良好的熔覆层；4、测量熔覆曾的尺寸，观察显微组织。

实验内容1. 采用侧向送粉法进行激光熔覆实验，基体材料为45钢，熔覆材料为NiCrSiB合金粉末；2. 改变激光功率、光斑大小、扫描速度和送分量，得到不同尺寸的熔覆层，优化参数得到外观饱满光洁的熔覆层；3. 测试熔覆曾的外形尺寸，总结熔覆层外形与工艺参数的关系，观察熔覆层的显微组织。

4.实验原理激光熔覆是一种基于高能激光束的先进涂层制备技术。

用高能激光束局部融化材料的表面薄层形成熔池、同时向熔池中添加一种或几种合金混合粉末，形成与基体牢固冶金结合的高性能涂层，涂层材料自成冶金体系，基体对涂层的稀释率很低，能够在保持基体材料韧性的同时有目的的实现局部表面的高耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化等多种性能，最大限度的实现材料表面与整体、强度与柔韧的良好有机结合，是近些年来材料和激光加工领域的研究前沿。

激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类，即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。

预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束辐照扫描熔化，熔覆材料以粉、丝、板的形式加入，其中以粉末的形式最为常用。

同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。

熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用线材或板材进行同步送料。

预置式激光熔覆的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理---预置熔覆材料---预热---激光熔化---后热处理。

同步式激光熔覆的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理---送料激光熔化---后热处理。

按工艺流程，与激光熔覆相关的工艺主要是基材表面预处理方法、熔覆材料的供料方法、预热和后热处理。

实验设备和材料YLS-2000（IPG）光纤激光器、45钢板材（40╳60╳15），Ni基合金粉末。

激光熔覆 pdf

激光熔覆激光熔覆是一种新型的涂层技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。

目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一，已广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。

为推动激光熔覆技术的产业化，激光熔覆是一种新型的涂层技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。

为推动激光熔覆技术的产业化，世界各国的研究人员针对激光熔覆涉及到的关键技术进行了系统的研究，已取得了重大的进展。

国内外有大量的研究和会议论文、专利介绍激光熔覆技术及其最新的应用：包括激光熔覆设备、材料、工艺、监测与控制、质量检测、过程的模拟与仿真等研究内容。

但到目前为止，激光熔覆技术还不能大面积工业化应用。

分析其原因，这里有政府导向的因素、激光熔覆技术本身成熟程度的限制、社会各界对激光熔覆技术的认可程度等因素。

因此，激光熔覆技术欲实现全面的工业化应用，必须加大宣传力度，以市场需求为导向，重点突破制约发展的关键因素，解决工程应用中涉及到的关键技术，相信在不远的将来，激光熔覆技术的应用领域及其强度将不断的扩大。

下面介绍激光熔覆技术几个发展的动态，以飨读者。

激光熔覆的优势激光束的聚焦功率密度可达1010~12W/cm2，作用于材料能获得高达1012K/s的冷却速度，这种综合特性不仅为材料科学新学科的生长提供了强有力的基础，同时也为新型材料或新型功能表面的实现提供了一种前所未有的工具。

MetcoClad激光熔覆系统-Oerlikon

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典型激光功率1至6 kW典型堆积速率0.1至12 kg/h（0.22至22.5 lb/h）典型涂层厚度0.2至4 mm或以上涂层材料可焊接粉末（金属、合金、碳化物混合物）

激光束运动方向粉末基体沉积物熔池

等离子粉末堆焊与激光熔覆比较

等离子粉末堆焊与激光熔覆比较关键词：等离子焊机、耐磨板堆焊机、堆焊机、多功能等离子焊接机、阀门堆焊设备、等离子焊机、磨具修复机、等离子耐磨片等离子粉末堆焊与激光熔覆之比较一、激光熔覆特点1.技术特点激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。

这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。

但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。

2.设备特点激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。

前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。

对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。

因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。

3.工艺特点第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。

第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。

这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。

第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。

第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。

第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。

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图6 流化床送粉器
振动式送粉器
振动式送粉器又称振动盘送粉器或振荡送粉器。粉末从料斗出口流到托盘上，振动托盘装置振落粉末并控制粉末量送粉量：8~2000g/min，精度：±1%。
图6 流化床送粉器
小结
1、送粉器的种类很多，根据不同的工作原理可分为重力式、机械轮式、流化床式和振动式等。
2、他们有各自的优点，适用于不同类型、不同粗细的粉末
作业思考题
1、送粉器根据工作原理可分为哪几类？ 2、不管什么类型的送粉器，都要达到怎样的使用效果？
激光熔覆送粉器的类型
课程：激光表面改性技术主讲教师：林继兴
激光熔覆送粉器的类型
教学目标通过本次课程的学习，了解激光熔覆送粉器的类型
送粉器多样化的意义
送粉器在激光熔覆的关键设备
由于不同的粉末由不同的尺寸、形状和物理性能，单一的送粉装置不能满足各类粉末输送。
送粉器要达到的效果 1、精密控制 2、粉末流稳定
重力式送粉器
重力送粉器的原理与沙漏相似有电子称重器的容器和开孔组成
图1 重力原理送粉器
图2 带旋转计量盘重力送粉器
重力送粉器
图3 带计量轴重力送粉器
图4 棘轮重力送粉器
机械轮式送粉器
机械轮式送粉器也称螺旋粉末送给器可以调节网格大小，处理各种尺寸粉末
图5 螺旋送粉器
流化床式送粉器
应用流体学原理，送粉过程中没有机械运动部件，提供了一个连续的，没有跳动的粉末输送