激光熔覆工藝流程 激光熔覆的基本流程：基材表面預處理（除油、除銹）——選擇熔覆材料——預置粉末（同步送粉）——預熱——激光熔覆工藝——后熱處理。需指出的是，工藝流程中的預熱和后熱處理并不是必須的，視基材和熔覆材料的特性而定。
(2)基材表面預處理.基材表面預處理的主要目的是清除表面的油污和銹蝕， 以滿(mǎn)足后續加工的需要。如果基材表面預處理不嚴格，會(huì )導致預置涂層起皮剝落或 熔覆層產(chǎn)生裂紋、起泡、剝落等缺陷。
1)除油。一般的除誘方法是用溶劑清洗基材表面常用的溶劑有三氯乙烯、全 氯乙烯、乳化液或堿液等。也可采用將基材加熱到260 ~420度的加熱方法除油。
2)除銹。常用的除誘方法是噴砂或采用砂紙磨掉基材表面的誘蝕。當采用噴 涂法供給熔覆材料時(shí)，采用噴砂方法的預處理方法有利于熔覆材料的附著(zhù)。當采用 預置粉末的方法供給熔覆材料時(shí)，可采用砂紙磨掉基材表面的誘蝕。
(3)熔覆材料的引人激光熔覆層自行構成特殊合金，一般以合金粉末為原 料，目前專(zhuān)門(mén)用于激光熔覆的粉末很少，常用的是熱噴焊或熱噴涂粉末。
適用于激光熔覆的粉末的基本要求是具有良好的固態(tài)流動(dòng)性。粉末的流動(dòng)性與 粉粒的形狀、粒度、表面狀態(tài)和粉末的濕度等都有很大的關(guān)系。球形的粉末流動(dòng)性 最好；細粉和超細粉由于固態(tài)流動(dòng)性不好；受潮的粉末流動(dòng)較差，使用時(shí)應烘干。 一般情況下，激光焰覆采用送粉器送粉，所用的是普通粒度的粉末。'粉末材料熱膨 脹系數和導熱性應與基材相近，這有利于減少熔覆層的殘留應力。粉末應具有良好 的濕潤性，表面張力越小，濕潤角越小，液態(tài)流動(dòng)性越好，越容易得到平整光滑的 熔覆層。粉末應具有良好的造渣、除氣、隔氣性能。熔點(diǎn)低的熔渣覆蓋在液態(tài)金屬 表面，對熔覆層表面起保持作用，能夠很好地防止產(chǎn)生夾渣、氣孔和氧化等缺陷。
激光熔覆材料的供給方式主要有預置粉末(涂層）法和同步送(絲）粉法。
1)預置粉末（涂層）法。預置粉末（涂層） 法的原理如圖8-¾所示，其方法是將粉末直接 均勻地撒在基材表面上，或者采用有機溶劑將 粉末粘結到待熔覆的材料表面，待涂層干燥后 進(jìn)行激光處理。報道過(guò)的有機粘結劑有合成膠 水、環(huán)氧樹(shù)脂、醇基酚醛樹(shù)脂、清漆、硅溶 膠、硝酸纖維素、醋酸纖維素等。其中，合成 膠水、環(huán)氧樹(shù)脂、醇基酚醛樹(shù)脂、清漆在激光 熔覆時(shí)劇烈燃燒產(chǎn)生黑煙；硅溶膠在熔體中難 以快速排出，使熔體與基材的潤濕條件變差， 這些粘結劑都不常采用。硝酸纖維素、醋酸纖 維素在激光照射時(shí)能夠很快分解燃燒，且不會(huì ) 將合金粉末帶出，是常用的激光熔覆粘結劑。
2)同步送粉法。同步送粉法將粉末同步送入熔池，達到粉末的加人與熔覆同
圖8-26預置粉末（涂層）法 激光熔覆示意圖
圖8-26 預置粉末（涂層）法 激光熔覆示意圖
步進(jìn)行的目的。同步送粉方式有兩種：同軸同步送粉和側向同步送粉。圖8-27所 示為同步送粉法工藝示意圖。
圖8-27同步送粉激光熔覆示意圖.
a)同軸同向送粉b)側向同步送粉
3)熱噴涂法。熱噴涂法即用火焰噴涂或等離子噴涂將粉末預先噴涂于工件 ，再用激光重熔，形成冶金結合層。此法效率高，可獲得大面積涂層，涂層材料 基本不受污染，且可以得到厚度一致、表面平整的預涂層。但須另有一套噴涂設 備，且噴涂時(shí)粉塵、噪聲嚴重。
激光熔覆的質(zhì)量與激光工藝參數（功率、掃描速度、光斑直徑）、引人材料（化學(xué) 成分、粒度、供給方式)等因素有關(guān)。
(4)激光參數的控制激光溶覆工藝參數包括激光功率P、掃描速度V和光斑尺寸D，它們是決定激光熔覆層吸收能量大小的主要參數。熔覆層單位面積吸收能量E的計算公式為
E =P/ Dv (8-9)
1)功率。當其他參數不變時(shí)，功率越大，功率密度也就越大，材料表面單位 面積、單位時(shí)間內接受的能量就越多，因此熔化層深度越深，但當功率大到一定值 的時(shí)候，由于加大了基材的熔化（稀釋率提高），再增加功率硬化層的深度增加變 緩。此外，熔覆寬度也會(huì )隨著(zhù)功率的提高變寬，這就造成熔覆層的平整度隨著(zhù)功率 的增加而降低。因此，從熔覆層的平整度角度來(lái)考慮，應該采用較低的功率。但激 光的功率也不能太低，否則會(huì )導致粉末熔融不完全，造成熔覆層成分分布不均，未 熔粉末粘附在熔覆層表面反而使熔覆層更粗糙。
2)掃描速度：圖8-¾所示為不同掃描速度對應的表面平整度、平寬比及平高 比。隨著(zhù)掃描速度的提高，熔覆層的高度和寬度均降低，表面熔覆層的平整度先減 小后趨于平緩，平寬比呈現出與表面平整度值一樣的趨勢，平高比是先增大后減小，最后趨于平緩：
3)光斑直徑。當光斑直徑從小 到大時(shí)，功率密度減小的速度開(kāi)始 較大，隨后逐漸減小。功率密度減 小的結果將導致單位時(shí)間、單位面 積涂層材料吸收的能量大大減少， 使熔化層深度下降。激光束直徑的 變化改變了熱源性質(zhì)，當直徑較小 時(shí)，該熱源可以看成是點(diǎn)熱源而當 激光束直徑較大時(shí)，熱源可視為面 熱源。
根據以上分析討論，光斑直徑 的改變將導致功率密度、加熱時(shí)間 和熱源性質(zhì)三個(gè)方面的變化，而這三個(gè)方面的變化對熔化效果所起的作用不同，因 此可以互相補償，互相抵消，故單靠改變直徑束來(lái)改變熔化層深度效果不顯著(zhù)。
(4)預熱處理預熱處理是指在激光處理前，將基材加熱到一定溫度，以使 激光熔覆在熱的基材上所進(jìn)行的工藝。這種工藝的作用是防止基體材料熱影響區發(fā) 生比體積增大的馬氏體相變而弓I發(fā)熔覆層裂紋，減少基材與熔覆層的溫差以降低熔 覆層在冷縮過(guò)程中產(chǎn)生的應力，增加熔覆層的液相停留時(shí)間，以利于熔覆層內的氣 體和熔渣的排出。對于基材能夠空冷淬火且熔覆層易于開(kāi)裂的一類(lèi)熔覆必須采用預 熱處理。但是，由于預熱降低了熔覆層的冷卻速度，熔覆層的硬度會(huì )有所降低。
預熱的方法主要有爐內加熱、火焰加熱或感應加熱等。其中，感應加熱可實(shí)現 激光熔覆和預熱.同步進(jìn)行，應用較廣泛。
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