绝大多数工业用户在激光熔覆时,都期望熔覆涂层的外表有较高的平坦度。外表越平坦,后续磨抛加工量越少,越节约金属粉末,生产成本就越低。实践作业中,激光熔覆涂层是由多道熔覆叠加而成的,激光熔覆涂层平坦度首要受单道熔覆的平坦度、单道熔覆的厚度以及相邻两道熔覆之间的搭接率三个要素影响。
因为液态金属的外表张力和潮湿性的一起效果,当单道熔覆宽度较小时(运用3mm-5mm的圆光斑),熔道外表是凸面而不是平面;当单道熔覆宽度较大时(运用10mm-30mm的矩形光斑),因为送粉均匀性和光斑强度均匀性等要素的影响,单道熔覆层也不是一个抱负的平面。
激光熔覆时,相邻熔道有必要有必定的堆叠量,也便是说相邻熔道存在搭接,如图1所示。图中,W为单道熔覆宽度,D为搭接宽度。D与W的比值
R=D/W×100%,
称为搭接率,R表明相邻熔覆道间的搭接程度。图1中d被称为步进,也便是每熔覆一道行进的间隔。假如运用步进d,搭接率可表明为
R=(W-d)/W×100%
从上式能够看出,步距越小,搭接率越大,也便是相邻熔道的堆叠量越大。
图1熔道搭接示意图
若运用矩形光斑,搭接率一般小于50%,搭接率太大会影响熔覆功率。假如搭接率为50%,理论上能够防止涂层的搭接崎岖。假如搭接率小于50%,相邻熔道之间搭接必定会引起涂层厚度的动摇。假定激光熔覆单道熔覆层厚度为1mm,那么涂层最薄处厚度为1mm,最厚处理论上大约为2mm(实践会小一些),因而长矩形光斑理论上无法完成熔覆涂层较高的平坦度。
要完成较高的平坦度,有必要选用3-5mm的圆光斑。运用3-5mm圆光斑制备熔覆涂层,其进程与矩形光斑的作业原理天壤之别。矩形光斑是经过单层(最多2层)到达需求的熔覆厚度,而3-5mm圆光斑的熔覆厚度是经过多层叠加完成的。假定熔覆光斑为5mm,步进为1mm(搭接率为80%),假定终究涂层的厚度为1mm,这个1mm的涂层实践上是由5层厚度为0.2毫米熔道叠加而成的。这是小圆光斑激光熔覆与矩形光斑激光熔覆的严重不同。经过3-5mm圆光斑激光熔覆能够完成较高的平坦度(10微米以下)。图2为中科中美3-5mm圆光斑高速激光熔覆涂层平坦度的检测成果,平坦度到达Ra5-6um。
图2高速激光熔覆层平坦度检测
经过以上剖析能够得出如下定论:熔覆光斑形状尺度决议着熔覆涂层的制备进程。3-5mm圆光斑的熔覆进程搭接率较高,经过多层熔覆层叠加到达需求的熔覆厚度,这是完成较高平坦度涂层的最佳方法。
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