激光熔覆再造技术影响因素分析

激光熔覆再造技术影响因素分析

王占武 刘磊

内蒙古包钢钢联股份有限公司工程服务公司 内蒙古包头市014010

摘要：激光熔覆再制造技术可以恢复报废产品性能，延长其生命周期，为了使该技术获得良好的应用成效，对该技术影响因素进行了分析，主要分析了材料、激光功率密度、送粉速度、搭接率和加工参数和相关设备条件对激光熔覆再制造技术的影响情况，提出了提高激光熔覆再制造技术的相关措施，促进该技术应用水平的进一步提升。

关键词：激光熔覆；再制造技术；加工参数；影响因素

在制造业发展水平不断提升的当下，钢铁材料在各行各业中的应用水平都有了非常明显的提升，但是相关调查结果显示，每年相关钢铁产品因表面磨损以及材料损伤所导致的钢材消耗可以占到钢材总量的10%，该问题不仅会导致相关产品的应用效果以及使用寿命受到直接影响，还会直接导致企业生产成本的提升。因此，有效解决消耗腐蚀问题，控制磨损腐蚀所造成的损失，已经成为相关企业的重要工作任务。为实现对钢铁产品表面进行有效的强化与修复，相关人员可以有效应用激光熔覆技术，实现对产品的再制造，该项技术的应用优势非常明显，但是实际应用水平也会受到多种因素的影响。基于此，下文将对激光熔覆再制造技术进行详细分析。

.激光熔覆再制造技术的相关概述

1.1激光熔覆再制造技术的基本原理

基于对激光熔覆再制造技术的深入研究，可以知晓该项技术以激光为加热热源，将合金粉末以提前放置或者同步的送粉方式涂敷在工件表面，然后通过高能量密度的激光照射，使得熔覆合金粉末与基体表层材料同时快速融化、快速凝固，进而形成具有良好耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性，且稀释率低、组织致密的熔覆层，确保工件可以拥有与原来一样的强度与韧性[1]。

1.2激光熔覆再制造技术的应用优势

激光熔覆再制造技术的实际应用优势，就是可以在不影响工件力学性能的前提下，实现对工件性能的有效增强，例如工件的硬度、韧性、耐腐蚀性以及耐磨性等等。该项技术对工件的热输入相对较少、热影响区也相对较小，可选用的合金粉末相对较多，所以便于实现自动化、批量化生产。该种优势是其他技术工艺所无法比拟的。另外，激光熔覆再制造技术所修复的工件不会受到熔覆厚度以及熔覆次数的限制，被磨损的工件依旧可以得到多次重复利用，进一步延长工件的使用寿命，无需进行回炉冶炼，使得稀有贵重金属材料可以得到充分节约，进而为可持续发展理念的贯彻落实以及国家相关产业的发展创造有利条件。

.激光熔覆再制造技术影响因素

虽然激光熔覆再制造技术的应用优势非常明显，但是其应用水平也会受到多种技术的直接影响，因此为确保该项技术可以获得良好的应用实效，下文将对激光熔覆再制造技术影响因素进行深入分析，使得该项技术的实际应用价值可以得到充分凸显。

2.1材料

激光熔覆材料是激光熔覆层表面性能水平的直接影响因素，因为激光熔覆材料中合金元素种类以及含量会直接改变激光熔覆层的热膨胀系数、导热性以及流动性都多种物理特性，相关物理特性直接决定着激光熔覆层质量、性能以及缺陷。我确保激光熔覆再制造技术可以获得良好的应用效果，相关人员应当合理对相应粉膜材料进行选择。具体选择依据包括：①合金粉末材料应当与基体材料拥有相似的熔点。②合金粉末材料应当与基体材料拥有接近的热膨胀系数。以上两项依据都得到满足以后，可以保证熔覆过程中两者的适配性。如果两种材料的热膨胀系数相差较大，就容易在界面处产生较大的内应力，进而导致熔覆层产生裂纹，甚至出现工件开裂以及材料脱落等多种问题。由此可见，在应用激光熔覆再制造技术时，结合工件实际情况，合理选择合金粉末材料至关重要。

2.2激光功率密度

激光功率密度是激光熔覆层热量输入的核心控制参数，会对激光熔覆层的宽度、厚度以及稀释率都产生直接影响。在激光功率密度不断增加的过程中，激光熔覆层的宽度、厚度以及稀释率都会一定程度增加，从而使得合金粉末可以接收到更多的能量，单位时间内进入熔池的合金粉末也就会有一个明显的增多，全面提升工件融化深度。但是当激光功率密度过大时，将直接导致工件稀释率过大，工件输入热量过多，进而导致工件产生严重的变形问题[2]。除此之外，如果熔池温度过高，将导致合金粉末被烧毁，熔覆层表面出现氧化问题，严重影响熔覆层耐腐蚀性能。当激光功率密度过小时，会导致合金粉末出现融化不充分的问题，使得熔覆层与工件之间的结合力存在一定程度不足，导致熔覆层质量受到直接影响。可见，激光功率密度是影响激光熔覆层质量的关键因素之一，实际应用激光熔覆再制造技术时，相关人员应当对激光功率密度进行合理把控

2.3送粉速度

送粉速度会对激光熔覆层厚度产生直接影响，在不改变其他工艺参数的前提条件下，提高送粉速度会使得激光熔覆层厚度出现明显增加，但是进入熔池内的粉末过多会导致粉末融化不充分问题的产生，导致粉末利用率下降，合金粉末浪费问题严重。另外，送粉速度过快还会导致粉末出现黏结问题，影响激光熔覆层成型质量。因此，在再制造工作开展过程中，相关技术人员应当对送粉速度进行合理控制，促进熔覆层质量水平的进一步提升。

2.4搭接率

搭接率是影响激光熔覆效率的以及激光熔覆层平整度的重要因素。通过对该工艺参数大小进行有效控制，可以进一步提升熔覆效率，但是也会导致两搭接熔覆层之间产生小沟壑，影响激光熔覆层表面平整度。而提升搭接率虽然可以显著提高激光熔覆层平整度，但是会导致熔覆效率显著下降，量熔覆层搭接处也会出现裂纹气孔。因此，相关人员应当合理对搭接率进行控制，确保激光熔覆层可以拥有良好的平整度，熔覆效率也可以满足技术应用的实际需求。

2.5激光扫描速度

激光扫描速度具体是指光斑在工件上的移动速度，该工艺参数也会对激光熔覆效率产生影响，并与激光熔覆层厚度有着非常密切的联系。在激光扫描速度不断提升的过程中，熔覆效率虽然有了明显提升，但是光斑在工件表面的停留时间也会缩短，从而导致工件所能接收的能量有所减少，熔覆层冷却速度加快，导致工件产生气孔裂纹的概率增大。并且激光扫描速度过快，还会导致激光熔覆层过薄，使得工件无法达到工业应用标准，严重影响产生的实际应用性能[3]。

3.提升激光熔覆再制造技术应用水平的有效措施

基于上述内容可知，影响激光熔覆再制造技术应用水平的因素很多，为确保激光熔覆再制造技术可以获得良好的应用成效，相关人员应当对影响因素进行合理控制，促进技术应用水平的进一步提升。以下为提升激光熔覆再制造技术应用水平的有效措施：①提高对理论研究工作的重视程度。激光熔覆再制造技术的应用需要理论支撑，因此相关人员需要加强对理论研究的重视，提升理论研究水平，在理论层面上明确各种工艺参数对激光熔覆层的作用机理，明确其缺陷产生的根本原因，从而在源头上将相关工艺问题进行解决。全面提升工件再制造质量，满足客户的实际应用需求。②工作人员应当对材料以及工艺参数进行合理调控。由于熔覆工艺以及熔覆材料是影响激光熔覆层组织与使用性能的关键因素，所以相关人员应当加强对相关因素的研究，实现对其的合理调控。由于裂纹以及气孔是激光熔覆层最容易产生的缺陷，并且相关问题与熔覆材料以及熔覆工艺参数都有一定的联系，所以相关工作人员在应用激光熔覆再制造技术之前，就应当结合工件材质对熔覆合金材料进行合理选择，尽可能降低熔覆材料的弹性模量，从而实现对熔覆热应力的有效控制，防止裂纹的产生。另外，在实际生产过程中，相关工作人员应当对工艺参数进行优化控制，进一步提升工艺参数的科学性以及合理性，从而有效降低激光熔覆层裂纹以及气孔的产生概率。

结束语：综上所述，在激光熔覆再制造技术的有效加持下，相关产业的生产水平将有一个非常明显的提升，大量钢铁资源也将得到有效节约，可以实现对国家高效可持续发展战略的贯彻落实，所以该项技术未来拥有非常广阔的应用前景。因此，掌握该项技术的影响因素至关重要，可以促进技术应用水平的进一步提升，从而确保该项技术可以取得良好应用成效。

参考文献

[1]牟荣综述, 曾河清审校. 选择性激光熔覆技术成形质量影响因素及其在口腔修复体制造中的应用[J]. 贵州医药, 2022, 46(4):2-2.

[2]吴学宏. 超高速激光熔覆高熵合金技术在再制造中的应用研究综述[J]. 湖南造纸, 2022(003):051-051.

[3]华亮, 田威. 激光熔覆再制造车轮损伤及寿命评估研究[J]. 激光与红外, 2022, 52(10):6-6.