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收稿日期:2006年12月同轴送粉激光熔覆件质量影响因素的研究季 霞 周建忠 郭华锋 徐大鹏江苏大学摘 要:介绍了同轴送粉激光熔覆的工艺过程以及激光与金属粉末的作用机理,分析了影响熔覆件质量的主要因素。
建立了粉末对激光能量的吸收表达式和稀释率的表达式,提出从材料特性和工艺参数方面改善熔覆件质量的途径。
最后对同轴送粉激光熔覆成形研究中急需解决的关键问题进行了展望。
关键词:激光熔覆, 同轴送粉, 材料特性, 工艺参数, 熔覆件质量I nfluencing F actors on Q uantity of Cladding P arts by Coaxial Laser CladdingJi X ia Zhou Jianzhong G uo Huafeng et alAbstract :The technical process of the coaxial laser cladding is introduced and the reaction mechanism between metallic pow 2der particle and laser is analyzed.The main in fluencing factors on quantity of cladding parts by coaxial laser cladding are dis 2cussed.The equation of the energy abs orbed by the metallic powder particle from the laser beam is established.The expression of dilution and the path of im proving the quality of cladding parts from material characteristics and processing parameters are present 2ed.The key problem in coaxial laser cladding rapid prototyping is put forward.K eyw ords :laser cladding , coaxial feeding , material characteristics , processing parameters , quantity of cladding parts 1 引言同轴送粉激光熔覆技术是快速成形技术的一个重要发展方向。
同轴载气送粉激光熔覆粉末流参数研究同轴载气送粉激光熔覆技术是一种先进的制备方法，具有高效率、高质量、高可控性等优点，因此在加工领域得到了广泛的应用。
在使用该技术进行熔覆粉末流成形时，粉末流参数的选择对于熔覆质量的影响非常大。
本文将针对同轴载气送粉激光熔覆粉末流参数进行研究，从以下几个方面进行分析。
一、粉末流速度粉末流速度是影响熔覆质量的重要参数之一。
当粉末流速度过大时，会导致熔滴的飞溅和熔覆质量下降；当粉末流速度过小时，会导致熔池面积减小、熔覆质量下降。
因此，应根据熔覆材料的性质和设备的能力，选择合适的粉末流速度。
二、载气流量载气流量是指粉末颗粒在流动过程中所受到的空气流动的力量大小。
合适的载气流量可以保证熔覆粉末流形成正常，同时也可以将存在于熔合池中的杂质、气泡等物质排出，保证熔覆质量的提高。
过大或过小的载气流量都会影响熔覆质量，应选取合适的值。
三、喷嘴与底板的距离喷嘴和底板的距离也是影响熔覆质量的重要参数之一。
当喷嘴和底板的距离过大时，粉末流速度将变低，影响熔覆质量；当喷嘴和底板的距离过小时，容易导致熔滴飞溅，同样影响熔覆质量。
因此，喷嘴和底板的距离应根据熔覆材料的性质、熔覆质量要求和设备的能力，进行合理的选择。
四、粉末流角度和喷嘴半径粉末流角度和喷嘴半径也会影响熔覆质量。
当粉末流角度过大或喷嘴半径过小时，会导致粉末流速度过大，熔滴飞溅，熔覆质量下降；当粉末流角度过小或喷嘴半径过大时，会导致粉末流速度过小，熔覆层减薄，熔覆质量下降。
因此，粉末流角度和喷嘴半径也应进行合理的选择。
通过以上分析，我们可以得出同轴载气送粉激光熔覆的粉末流参数的研究，是保证熔覆质量和生产效率的必要措施。
因此，在使用该技术进行熔覆粉末流成形时，应根据熔覆材料的性质、熔覆质量要求和设备的能力，选择合适的粉末流速度、载气流量、喷嘴和底板的距离、粉末流角度和喷嘴半径。
激光熔覆粉末利用率你了解吗？激光熔覆加工中的成本主要包括电费、人工费、场地费、设备耗材、消耗气体以及粉末等。
以市场上现有的ZKZM-6000W高速激光熔覆液压支柱为例，熔覆1m2总费用不到500元，其中金属粉末费用占总费用的80%以上（参考熔覆单位平米面积的各项费用）。
由此可见金属粉末利用率在激光熔覆加工中是一项非常重要的性能指标，很大程度上决定了整个加工的工艺成本多少。
激光熔覆粉末利用率是指熔覆加工中，最终在基体表面形成熔覆层的有效金属粉与熔覆过程中总的粉末消耗量的比例。
工业中测量粉末利用率，可通过计算送粉筒内粉末消耗量与工件最终加工完成（熔覆以及车削完毕后）熔覆层粉末量比较得到。
工业熔覆加工中影响粉末利用率的因素主要有以下几个方面。
（1）金属粉末输送不均匀或者送粉量过大。
（2）气压设置过大，金属粉输出速度过快，粉末之间出现碰撞，金属粉与熔覆基材表面碰撞溅射。
（3）金属粉和激光的作用方式。
同轴送粉（粉包光）技术采用多束金属粉周向环绕单束激光，金属粉流有一定的扩束导致外侧的粉末无法吸收激光融化至基体熔池。
相比较中心送粉（光包粉）技术采用多束激光包围单束金属粉的方式，可充分保证金属粉吸收激光熔融。
实际使用中同轴送粉结构金属粉末利用率为70-80%，而中心送粉结构粉末利用率可达90%以上。
（4）激光光束质量较差，光束发散，能量密度低，尤其在熔覆高熔点材料时，不能很好融化金属粉，导致粉末浪费。
（5）熔覆层后期加工量。
熔覆完成后，后期需要对熔覆层进行车削。
常规激光熔覆层一般为1.2mm厚度，车削厚度为0.7mm;而高速激光熔覆厚度为0.7mm,后期抛磨厚度0.2mm;常规熔覆车削掉的粉末是高速熔覆的3倍多，可见高速激光熔覆粉末利用率远远高于常规熔覆。
针对如何提高粉末利用率，节省加工成本，可从以下几点考虑：①尽量选用高速激光熔覆设备工艺加工，熔覆层薄，避免后期较厚熔覆层的车削浪费。
②选用中心送粉结构设计，粉末利用率相较同轴送粉，显著提高，且后期使用稳定性高。
高速激光熔覆相关技术参数介绍高速激光熔覆是一种快速激光表面处理技术，主要涉及技术参数分为两个方面，一是激光熔覆过程中，设备的调试设置参数，称为加工参数；二是熔覆完成后，对熔覆效果质量的测评衡量参数，称为检测参数。
加工参数主要包括激光功率、光斑形状、光斑尺寸、加工距离、搭接率、熔覆速度、送粉方式、保护气气压共8项关键参数。
（1）激光功率，激光器单位时间内输出的能量。
高速激光熔覆一般用KW级激光器，如ZKZM-2KW和ZKZM-4KW在市场上推广应用较多，可满足大部分的领域使用需求。
（2）光斑形状，常见的光斑形状分圆形和矩形两种，用户根据加工对象特点选择使用。
（3）光斑尺寸，光斑尺寸主要影响光功率密度，即单位面积的光能量大小，同等功率条件下，光斑尺寸越小，光功率密度越大，高功率密度光斑适宜熔覆高熔点的金属粉末。
（4）加工距离，指激光出光口距基体表面的距离。
加工距离过远，金属粉末容易发散，粉末利用率低；加工距离近，激光熔覆头受激光辐射表面温度过高，严重造成粉末堵塞。
（5）搭接率，搭接率是影响熔覆层表面粗糙度的主要因素，搭接率提高，熔覆层表面粗糙度降低。
但搭接部分的均匀性很难得到保证。
每道熔覆层之间相互搭接区域的深度与每道熔覆层正中的深度有所不同，从而影响了整个熔覆层。
高速熔覆的搭接率高达70%-80%(普通熔覆的搭接率为30%-50%)。
（6）熔覆速度，熔覆线速度和熔覆面积速率均可表示熔覆速度大小。
中科中美高速激光熔覆实测线速度为30m/min-100m/min，在熔覆厚度0.2-0.5mm时，熔覆效率每小时0.7-1.2平方米。
（7）送粉方式，高速激光熔覆送粉方式主要有环形送粉和中心送粉两种方式，中心送粉较环形送粉粉末利用率高，但设计难度较大，光束需呈环形围绕送粉管一周，目前市场上环形送粉应用较多。
（8）保护气气压，保护气压力大小加工时可调。
保护气一般使用氮气或氩气，主要用于送粉以及在激光熔覆熔池周围形成保护区域，减少氧化。
激光熔覆工艺参数对熔覆层形貌的影响及优化于天彪;宋博学;郗文超;马哲伦【摘要】应用IPG-500激光器对45号钢进行了激光熔覆,研究了工艺参数对熔覆层形貌的影响,采用极差分析找出影响熔覆层形貌的关键因素.在此基础上,提出采用灰色关联度分析不同参数组合下的熔覆层质量与理想的熔覆层质量之间的关联度,从而找出最佳的激光熔覆工艺参数组合.结果表明,激光功率与扫描速度是影响熔覆层形貌的主要因素,并且在激光功率为400 W,扫描速度为7 mm/s及送粉速率为0.7 r/min的条件下,所获得的熔覆层质量最优,为激光熔覆工艺参数的选择提供理论支持.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)004【总页数】6页(P537-542)【关键词】再制造;激光熔覆;极差分析;参数优化;灰色关联度【作者】于天彪;宋博学;郗文超;马哲伦【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TH17对废旧机械零部件进行再制造,能够实现巨大的经济与社会效益,是实现资源节约与可持续发展的重要手段之一[1-2].近年来,随着我国再制造产业的发展,逐步形成了包括再制造成形技术、拆解与清洗技术及检测与评估技术在内的再制造技术体系[3],有力推动了再制造技术的柔性化、智能化发展[4].激光熔覆作为一种高效的再制造成形技术,已经被应用于多种不同类型的废旧零部件的修复实践中[5-6].然而,激光熔覆所产生的的熔覆层质量与激光熔覆工艺参数的选取密切相关,针对不同材料的基体与金属粉材,恰当的激光熔覆工艺参数的选取是获得高质量熔覆层的关键.目前已有诸多学者从不同角度对激光熔覆参数进行了研究.朱刚贤等[7]研究了激光功率、扫描速率及送粉气流量对熔覆层表面平整度的影响;张庆茂等[8]从稀释率的角度出发,研究了稀释率与扫描速度和送粉速率之间的关系;Wang等[9]采用有限元建模分析熔池温度场的分布情况,并指出激光功率与扫描速度均对熔池温度场有较大影响;Fan等[10]对不同工艺参数下的熔覆层形貌、组织和性能等进行了研究,指出加入Mo2C可提高熔覆层硬度;Ansari[11]通过分析镍基合金粉末下的激光熔覆参数对熔覆层形貌的影响,提出利用回归模型对熔覆层形貌进行预测,并取得了良好的预测效果.在激光熔覆工艺参数优化方面,已经有诸多学者针对包括齿轮钢[12]、316 L不锈钢[13]等不同种类的基体材料与不同种类的合金粉末进行了研究.根据以上分析,目前研究大多集中于激光功率参数与熔覆层形貌特征及微观组织等之间的关系,以实验研究为主,尚缺乏基于统计学的激光功率参数优化选择的相关研究.本文在研究不同激光功率参数对熔覆层形貌影响的基础上,探究影响熔覆层质量的主要因素.在此基础上,提出采用灰色关联度分析研究不同实验参数的组合与理想的熔覆层质量之间的关系,进而找出适应于当前实验材料的最佳激光功率参数.1 灰色关联度分析激光熔覆形成的熔覆层质量由多个工艺参数共同决定,而不同工艺参数之间存在复杂的相互关系.因此,激光熔覆是信息不完备系统,属于灰色系统,应采用灰色关联度分析不同工艺参数下熔覆层质量与理想质量之间的不确定性.若激光熔覆实验结果包含n个评价指标,则第i个评价对象可描述为Xi={xi1,xi2,…,xij,…,xin},i=1,2,…,m.(1)式中,m为实验组数.同时定义理想实验指标为X0={x01,x02,…,x0n} .(2)通过式(3)与式(4)对由激光熔覆实验结果组成的决策矩阵进行标准化处理:(3)(4)其中,正向指标由式(3)进行标准化处理,负向指标由式(4)进行标准化处理.在激光熔覆系统中,熔宽属于正项指标,熔深与熔高属于负向指标.在指标标准化后计算各个指标与理想指标之间的差值:i=1,2,…,m;j=1,2,…,n .(5)因此可得两级最大差与两级最小差:(6)(7)则第i个实验组的各个指标的关联系数为(8)式中,ρ为分辨系数,一般在0～1之间,通常取0.5.可得第i组实验与理想指标的关联度:i=1,2,…,m .(9)因此,与理想指标关联度最大的实验组对应的实验参数为理想实验参数.2 实验设计本实验采用的粉末为铁基合金粉末,主要成分如表1所示.表1 铁基合金粉末主要成分(质量分数)Table 1 Main components of Fe-based alloy powder %CSiMnBCrNiMoNbFe0.071.100.400.2315.25.101.000.31余量在使用粉末之前,需对其进行至少24 h的干燥过程,从而降低粉末氧化产生的成分变化,并保证送粉过程中粉末不会黏着于送粉管内壁,从而影响送粉速率.实验所用的基材为45号钢,其主要成分如表2所示.表2 基体主要成分(质量分数)Table 2 Main components ofsubstrate %CSiMnPSCrNiCuFe0.460.300.550.030.021.000.250.26余量实验中钢板尺寸为110 mm×120 mm×10 mm.进行熔覆实验前,应先用砂纸将基板表面摩擦光滑,防止表面存在锈迹与杂质等对熔覆质量产生负面影响.实验使用IPG-500光纤激光器,激光头由一台库卡机器人进行控制.实验采用氩气作为运送粉末的送粉气及激光熔覆过程中的保护气,防止激光熔覆过程中熔池元素由于高温而产生的氧化作用.激光光斑直径固定为1.1 mm,离焦量为12 mm.本次实验设计了3因素4水平的单道激光熔覆正交试验,如图1所示,各因素水平如表3所示.图1 单道激光熔覆实验Fig.1 Single-track laser cladding experiment表3 各因素实验水平Table 3 Experiment levels of factors因素水平 1水平2水平3水平4激光功率/W350375400425扫描速率/(mm·s-1)5.566.57送粉速率/(r·min-1)0.60.70.80.9其中,由于本实验所采用的送粉器为转盘式送粉器,金属粉末由粉盘旋转送入管道,因此送粉速率由粉盘的旋转速度控制.实验完成后的基板如图2所示,每组实验均重复多次并取其均值.在进行后处理时,首先沿着熔道的横截面方向进行线切割,获得其熔道横截面;然后采用目数由小到大的砂纸对横截面进行摩擦,并对其进行镜面抛光处理;最后通过配制的盐酸-氯化铁腐蚀液对横截面进行腐蚀处理.获取熔道横截面的形貌后,通过显微镜获取熔道形貌的微观图像,并测量其熔宽、熔深及熔高.最终的实验结果如表4所示.图2 实验后的基板Fig.2 Substrate after laser cladding3 实验结果分析与优化3.1 极差分析通过极差分析可以得到影响熔覆层形貌的主要因素.若令Sij为i因素在j水平下的结果之和,则(10)式中:vij为i因素j水平的实验结果;m为水平数.令D为极差,则有(11)其中:Di为极差;n为因素数量.各因素的极差如表5所示.表4 实验结果Table 4 Experiment results组数激光功率W扫描速率mm·s-1送粉速率r·min-1熔宽μm熔深μm熔高μm13505.50.61005.00133.00341.2623506.00.71018.78126.28306.7433506.50.8880.06120.00264.7143507.00.9903.76115.01266.5153755.50.71085.0214 2.57362.2463756.00.61027.51136.37338.7773756.50.91005.17126.27271.28 83757.00.8954.35120.03282.6494005.50.81216.25151.74377.28104006.00.9 1076.25139.85355.69114006.50.61107.87121.29320.00124007.00.71076.25 118.21297.50134255.50.91177.54159.68410.03144256.00.81135.06146.524 03.80154256.50.71140.01133.27371.25164257.00.61122.73125.58333.77 由表5可知,熔宽主要受激光功率的影响,其次为扫描速率,而送粉速率对熔宽的影响较小.熔深主要由扫描速率决定,而激光功率对熔深也有一定影响,送粉速率对熔深的影响较小.熔高主要由激光功率与扫描速率所决定,而送粉速率对熔高影响较小.由正交实验可知,熔覆层形貌由不同的工艺参数共同决定,因此,在选取工艺参数时应综合考虑不同的工艺参数对熔覆层形貌所造成的不同影响.基于此,通过对影响熔覆层形貌较大的前两个工艺参数进行交互作用分析,以确定单一的工艺参数对熔覆层的影响.3.2 单因素分析1) 熔宽:对于熔宽,由表5可知其主要由激光功率与扫描速率所决定.由于激光功率是影响熔宽的主要因素,因此绘制在不同扫描速率下的激光功率趋势曲线,如图3所示.表5 极差分析Table 5 Range analysis水平熔宽/μm熔深/μm熔高/μm激光功率扫描速率送粉速率激光功率扫描速率送粉速率激光功率扫描速率送粉速率1951.91120.951065.79123.57146.75129.06294.81372.70333.4521018.01106 4.401080.02131.31137.26130.08313.73351.25334.4331119.161033.281046. 43132.77125.21134.57337.62306.81332.1141143.841014.271040.68141.261 19.71135.20379.71295.11325.88极差191.94106.6839.3417.6927.046.1484.9177.588.56由图3可知,在扫描速率一定的前提下,随着激光功率的增加,熔宽呈现增加的趋势.这是由于,随着激光功率的增加,主要影响两个方面：一是输入到基板的能量增加,导致熔池的面积增大,熔宽随着熔池面积的增加而增加;二是激光熔化的金属粉材的数量增加,导致参与形成熔覆层的材料增加,这同样会增加熔宽.2) 熔深:对于熔深而言,由表5可知其主要取决于激光功率与扫描速率.由于扫描速率是影响熔深的主要因素,因此,绘制在不同激光功率下的扫描速率趋势曲线，如图4所示.图4 扫描速率对熔深的影响Fig.4 Effect of scanning speed on cladding depth 由图4可知,在激光功率一定的前提下,随着扫描速率的提高,熔深逐渐减小.随着扫描速率的提高,激光能量在单位时间内在某一区域的停留时间逐渐降低,因此该区域吸收的激光能量同样随之降低,因此激光能量所能熔化的基板材料随之降低,造成熔深随之降低.较低的熔深有助于降低稀释率,从而提高熔覆层质量.3) 熔高:对于熔高,由表5可知激光功率与扫描速率对熔高均有较大影响.由于激光功率与扫描速率的影响相当,因此分别绘制二者的影响趋势曲线,如图5与图6所示. 图5 扫描速度对熔高的影响Fig.5 Effect of scanning speed on cladding height 由图5可知,在激光功率一定的前提下,熔高随着扫描速率的增加而减小.通过分析可知,由于提高了扫描速率,激光在基板熔道的某一位置的停留时间缩短,造成激光能够熔化的金属粉末数量降低,即参与形成熔覆层的粉末数量降低,造成熔高的下降.同理,如图6所示,在扫描速率一定的前提下,随着激光功率的提高,熔高随之增加.在激光光斑直径一定的条件下,增加激光功率即增加了单位能量密度,使激光能够熔化的金属粉末的数量增加,进而使参与形成熔覆层的粉末数量增加,最终提高了熔高.然而,过高的熔高不利于零件的成型.因此,结合激光功率对熔宽的影响,在保证一定大小的熔宽前提下,应找出适当的激光功率使熔覆层不至于过高.3.3 实验结果优化根据单因素分析结果,理想的熔覆层应在具有较大熔宽的同时,适当降低熔高与熔深,结合实际需求与先前对齿轮导轨等零部件的修复经验,确定所需熔覆层的宽度为1 120 μm,高度为300 μm,深度为120 μm.对表4中的实验数据所组成的决策矩阵按照式(3)与式(4)进行标准化处理,并由式(5)计算差值.由式(6)与式(7)可得两级最大差与两级最小差:Δmax=0.888 3 ,Δmin=0 .由式(8)计算出第i个实验组各个指标的关联系数,从而由式(9)得各个实验组的灰色关联度,如图7所示(ρ=0.5).图7 灰色关联度Fig.7 Grey relational degree由图7可知,第12实验组对应的激光熔覆工艺参数为最佳工艺参数组合,与理想工艺指标最为接近.第12组实验对应的熔道横截面如图8所示.图8 熔覆层形貌Fig.8 Morphology of cladding layer通过观察其熔覆层形貌可知,其熔宽达到了1 000 μm以上,有利于搭接以形成大面积的熔覆层,并且其熔高小于350 μm,有利于零件的成型工艺.因此,无论从实验的角度分析,还是理论计算,该工艺参数组合具备较高的实践性.4 结论1) 通过极差分析可知熔宽主要取决于激光功率,熔深主要取决于扫描速度,而熔高主要取决于激光功率与扫描速度的共同作用.通过单因素分析可知,熔宽随着激光功率的增加而增加,熔深随着扫描速度的增加而减小,而熔高随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而降低.2) 通过对各个实验组进行灰色关联度分析,可知激光功率400 W,扫描速度7 mm/s,送粉速率0.7 r/min为最佳激光熔覆工艺参数组合.参考文献：【相关文献】[1] McMath I.Remanufacturing:sustaining industry in the 21st century[J].Engineering Technology,2005,8(2):18-20.[2] 徐滨士,李恩重,郑汉东,等.我国再制造产业及其发展战略[J].中国工程科学,2017,19(3):61-65. 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不同种类激光熔覆粉末的性能研究张自强;程相榜;白海明【摘要】选取铁基不锈钢316L、超级不锈钢、Ni基合金为研究对象,采用激光熔覆技术将粉末熔覆在合金钢表面,以SEM图像表征熔覆层的微观结构,采用EDS能谱分析研究熔覆层和基体的化学成分,采用拉伸试验机测试熔覆层的弯曲性能,通过盐雾试验法、极化电位法研究了熔覆层的耐盐雾腐蚀性能. 结果表明:316L熔覆层晶粒形貌不规则,晶粒较大有部分柱状晶;超级不锈钢熔覆层组织较均匀,存在大量的等轴晶;而Ni基合金熔覆层的组织均匀,存在一定数量的析出相,且析出相均匀、细小;Ni基合金在熔覆层位置处的硬度明显高于316L和超级不锈钢;三种材料的熔覆层与基体有较明显的分界;熔合区宽度约为100 μm;检测点的化学成分组成与熔覆材料和基体的成分一致;熔覆层和基体达到很好的结合强度;三种材料的熔覆层经480 h铜加速盐雾腐蚀试验后,熔覆层表面未出现肉眼可见的红斑或红锈.%Iron-base stainless steel 316L, super stainless steel and Ni base alloy were selected as the research ob-jects. Powders were cladded on the surface of alloy steel by using laser cladding technology. The cladding layer microstructure was characterized by SEM images. The chemical composition of the cladding layer and the sub-strate were tested by EDS spectrum analysis. The bending properties of the cladding layer was tested by tensile testing machine. The salt fog corrosion resistance performance of the cladding layer was studied by salt spray test method and polarized voltage method. The results show that the grain morphology of 316L cladding layer is irreg-ular, the grain size is larger than other cladding layers, a part of them is the columnar grain. The super stainless steelcladding layer is uniform, which has a large number of equiaxed crystals. The structure of Ni base alloy cladding layer is uniform, on which there is a certain amount of homogeneous and small precipitation phase. The hardness of Ni base alloy on the position of cladding layer is harder clearly than 316L and super stainless steel. Obvious boundaries can be observed between the cladding layer and the matrix of the three materials. The width of the fusion zone is about 100 micrometer. The chemical composition of the test points is consistent with the composition of the cladding material and the matrix. There is good combination strength between the cladding layer and substrate. The surface of the cladding layer of three materials did not show red spot or red rust after 480 hours of CASS test.【期刊名称】《南阳师范学院学报》【年(卷),期】2018(017)004【总页数】8页(P22-29)【关键词】激光熔覆;316L;超级不锈钢;镍基合金;微观组织;硬度;CASS盐雾试验;化学成分【作者】张自强;程相榜;白海明【作者单位】郑州煤矿机械集团股份有限公司,河南郑州450016;郑州煤矿机械集团股份有限公司,河南郑州450016;郑州煤矿机械集团股份有限公司,河南郑州450016【正文语种】中文【中图分类】TG455液压支架是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一，立柱、千斤顶也是液压支架重要的液压传动部件. 煤矿井下环境恶劣，采煤工作面和巷道相对湿度大，一般在80%以上，煤矿井下的水质中含有大量的K+、Na+、Fe3+等阳离子和等阴离子，一些煤矿井下还含有SO2、H2S、CO2等腐蚀性气体[1-3].由于煤矿井下潮湿、易腐蚀的恶劣工作环境，使立柱、千斤顶表面镀层腐蚀、脱落严重.近年来，国内越来越多的煤矿企业和液压支架制造厂家开始选用激光熔覆技术作为立柱、千斤顶的表面处理方式. 激光熔覆技术是将合金粉末以不同的填料方式在被熔覆基体表面上涂覆，在激光束作用下把涂覆粉末迅速加热并熔化，并快速凝固后与基体材料形成具有耐蚀、耐磨、耐热等特性的冶金表面涂层，是改善基体特性的一种表面处理工艺[4-7].与传统的表面强化技术相比，激光熔覆技术以其快速凝固、使组织细化、涂层与基体形成良好的冶金结合、稀释率低、变形小等特点，可在低成本基体上制备耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、隔热等多种特性的表面强化层[8-9].用于激光熔覆技术的粉末主要有铁基不锈钢、钴基合金、镍基合金等，其中铁基不锈钢由于其良好的成本优势、耐磨性能、耐蚀性等在煤矿机械行业特别是液压支架行业应用广泛[10-12].但不同厂家熔覆的产品质量不尽相同. 因此，不同种类粉末的化学成分、耐蚀性、硬度是当前研究的重点.笔者选用316L、超级不锈钢、Ni基合金三种粉末材料，采用激光熔覆技术将三种材料熔覆在合金钢表面，采用SEM扫描电子显微镜表征不同粉末熔覆层的微观组织，采用EDS能谱分析表征熔覆层和基体的化学成分，采用拉伸试验机测试了熔覆层的弯曲性能，对熔覆层的耐盐雾腐蚀性能进行了研究.1 试验1.1 激光熔覆设备和工艺参数激光器：IPG YLS-6000型掺镱光纤激光器焊接机器人：MOTOMAN-HP20垂直多关节6自由度机器人激光头：Precitec激光束功率：3000～6000 W激光波长：1070 nm激光束光斑直径：d=6～10 mm光斑扫描速度：V光=0.2～0.6 m/min送粉速度：V粉=10～60 g/min搭接率：30%送粉方式：氩气旁送熔覆有效厚度：1.0 mm1.2 激光熔覆粉末本文主要采用三种激光熔覆粉末，分别为316L、超级奥氏体不锈钢、镍基合金，粉末粒径为50～300 μm，制粉工艺为水雾法制备.三种粉末化学成分如表1所示. 表1 粉末化学成分粉末型号CMnSiCrNiMoNb316L≤0.031.50～2.500.30～0.6518～2011～142.0～3.0—超级奥氏体不锈钢≤0.031.0～1.50.2～0.522～278.0～11.03.0～4.0—镍基合金≤0.03<0.5<0.320～25余量5.0～6.02.0～3.0 1.3 试样加工本文试样加工按照以下流程进行：1)机加工基体板(200 mm×150mm×15 mm)；2)机加工凹槽(200 mm×50mm×(0.3～2 mm))；3)激光熔覆；4)铣、磨熔覆面；5)制备试样；6)检测、分析.1.4 金相分析采用线切割机在试样板上的熔覆区取样，尺寸为10 mm×10mm×10 mm，然后用胶木粉在XQ-2型金相镶嵌机上镶样；试样经研磨、抛光后，用腐蚀液(浓HNO3与浓HCl体积分数为1∶3配制)进行腐蚀，烘干后在MN6型金相显微镜上观察熔覆层、熔合区、基体的金相微观组织.1.5 化学成分及组成结构分析分别测试三种不同材料熔覆层的主要合金元素(视合金体系不同，测试元素要至少包括C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo)从基体到熔覆层表面的分布状况.将制备好的金相试样在日本JEOL公司生产的JSM-6700F型扫描电子显微镜上进行组织形貌观察和能谱(EDS)分析.1.6 结合强度测试为测试激光熔覆层与基体的结合强度，在INSTRON-8802微机控制电子万能拉伸机上进行弯曲测试. 按照GB/T 5270—2005《金属基体上的金属覆盖层附着强度试验方法》标准检验熔覆层结合强度.熔覆层试样的弯曲试验采用背弯式(熔覆层朝外)，试样厚度5 mm，弯曲角为180°，弯芯直径为38 mm，支点距离为60 mm.1.7 腐蚀试验1.7.1 CASS试验采用铜加速乙酸盐雾试验(CASS)来测试试样的耐腐蚀性能，若产生腐蚀，则再对腐蚀产物的形貌及成分进行分析.盐雾试验在型号为KD-90恒温盐水喷雾机上进行，试验室温度为(50±2)℃，饱和空气桶温度为50 ℃±1℃，24小时不间断进行试验. CASS试验溶液配制方法为：在蒸馏水中加入NaCl配制成5%的NaCl溶液，再加入无水CuCl2(0.26 g/L)，然后加入冰乙酸调节溶液的pH值至3.1～3.2.1.7.2 电化学试验采用型号为CHI660C动电位测试仪器来测试各种试样的动电位极化曲线，重点研究各试样的耐均匀腐蚀和点蚀倾向，溶液为pH值为3的3.5%NaCl溶液，采用冰乙酸和NaOH来调节溶液的pH值.2 试验结果与讨论2.1 不同激光熔覆层的微观组织316L熔覆试样、超级不锈钢熔覆试样和Ni基合金熔覆试样熔覆层的微观组织形貌如图1所示. 由图1可见，316L熔覆试样的晶粒形貌不规则，晶粒较大有部分柱状晶；超级不锈钢熔覆试样组织较均匀，存在大量的等轴晶；而Ni基合金熔覆试样的组织更为均匀，存在一定数量的析出相，且析出相均匀、细小[10].(a) 316L；(b) 超级不锈钢；(c) Ni基合金图1 不同材料熔覆层的微观组织图2 316L材料熔覆层截面检测位置2.2 不同激光熔覆粉末的能谱分析2.2.1 316L熔覆层的能谱成分316L粉末的熔覆层试样检测位置及能谱检测结果如图2、图3和表2所示. 可见，熔覆层、熔合区、基体材料的主要组成元素均为Fe、Cr、Ni、Mn、Mo等. 熔覆层中的C、Fe含量低，Cr、Ni、Mo含量最高；基体材料中C、Fe含量高，Cr、Ni、Mo含量最低；熔合区(约100 μm)范围内的元素成分介于二者之间.除熔合区附近(大约100 μm)外，其他检测点的化学成分组成与熔覆材料和基体的成分一致，这说明熔覆层的稀释率很小.图3 316L材料熔覆层不同位置能谱分析表2 图2中不同位置处的元素分析(质量分数/%)ElementWt%位置1位置2位置3位置4C0.420.960.861.38Cr17.7716.426.180.33Mn1.861.851.591.69Fe66.9669.358 6.0495.54Ni11.3610.494.310.41Mo1.630.931.020.65Matrix Correction图4 超级不锈钢熔覆层截面检测位置2.2.2 超级不锈钢熔覆层的能谱分析超级不锈钢熔覆层试样的熔覆层检测位置及能谱检测结果如图4、图5、表3所示. 可见，从位置1到位置4，C、Fe元素含量不断增加，Cr、Ni含量不断降低. 从位置2和位置3的元素变化可看出，熔合区域大约为50～100 μm，熔覆层的稀释率很小.对比表2、表3可看出，316L材料和超级不锈钢材料都是铁基不锈钢，Fe元素都大于63%，两种材料主要区别在Cr、Fe、Ni元素含量的不同，超级不锈钢中的Cr含量更高，而Fe、Ni含量较低. Cr、Ni都是不锈钢中特有的化学成分，不锈钢中加入Cr、Ni能够提高材料的电极电位，提高耐蚀性能.图5 超级不锈钢材料熔覆层不同位置能谱分析表3 图4中不同位置处的元素分析(质量分数/%)ElementWt%位置1位置2位置3位置4C0.000.330.440.78Cr23.8521.763.230.21Mn1.291.131.561.25Fe63.1467.979 1.8396.71Ni9.878.471.310.30W1.850.351.630.74Matrix Correction图6 Ni基合金熔覆层截面检测位置2.2.3 Ni基合金熔覆层的能谱分析Ni基合金熔覆层试样的检测位置及能谱检测结果如图6、图7、表4所示. 可见，位置1、2处的化学成分主要为Ni、Cr元素，呈现出明显的Ni基合金特征；位置4处Fe含量最高，Cr含量最低，没有检测出Ni，是钢铁基体的元素特征；位置3处化学成分为Fe、Ni、Cr，说明位置3为熔合区的范围内. 以上化学成分特征也表明熔合区域大约为50～100 μm，熔覆层的稀释率很小.图7 Ni基合金材料熔覆层不同位置能谱分析表4 图6中不同位置处的元素分析(质量分数/%)ElementWt%位置1位置2位置3位置4C0.040.060.120.38Nb2.011.870.91—Cr20.4719.399.671.33Mn———1.19Ni71.9472.9281.11—Fe——4.3595.24Mo4.955.012.170.71W0.590.740.661.15Matrix Correction图8 不同材料熔覆试样(1.0 mm)的显微硬度曲线注：1.316L；2.超级不锈钢；3.Ni基合金2.3 显微硬度不同材料熔覆试样的显微硬度曲线如图8所示.由图可见，对于相同厚度(1.0 mm)的熔覆层试样，Ni基合金在熔覆层位置处的硬度明显高于316L和超级不锈钢；三种材料基体位置处的硬度相当，表明基体使用的是同一种材料；不同试样热影响区范围内的硬度差别较大，其中Ni基合金在热影响区的硬度变化最大.由图8可看出，各试样的热影响区宽度约为500 μm.2.4 结合强度不同材料熔覆层试样的弯曲试验结果如图9所示. 由图可见，316L、超级不锈钢和Ni基合金三种熔覆层试样经弯曲180度后，316L和超级不锈钢熔覆层表面没有发现宏观裂纹，也没有起皮剥落的现象，表明熔覆层和基体达到很好的结合强度. 而Ni基合金熔覆试样弯曲过程中，当弯曲角接近180度时，熔覆层表面出现了轻微起皮剥落现象，但没有出现长度大于1.5 mm的宏观裂纹(GB/T 5270—2005中规定的允许裂纹的最大长度)，结合强度合格.图9 316L、超级不锈钢和Ni基合金熔覆试样的弯曲试验结果2.5 耐腐蚀试验经连续酸性铜加速盐雾腐蚀后试样熔覆层表面形貌如表5所示. 可见，316L、超级不锈钢、Ni基合金熔覆层试样经480h连续盐雾腐蚀后，熔覆表面未出现任何红锈. 表5所示边缘的红锈是由于试样基体受到腐蚀后渗到熔覆层所致，并不是熔覆层的锈蚀.表5 不同熔覆层的CASS试验盐雾试验时间激光熔覆粉末种类316L超级不锈钢镍基合金0天(0 h)20天(480 h)3 结论3.1 微观组织结果表明,316L熔覆层晶粒形貌不规则，晶粒较大有部分柱状晶；超级不锈钢熔覆层组织较均匀，存在大量的等轴晶；而Ni基合金熔覆层的组织均匀，存在一定数量的析出相，且析出相均匀、细小.3.2 SEM扫描结果显示，三种材料的熔覆层与基体有较明显的分界；熔合区宽度约为100 μm；检测点的化学成分组成与熔覆材料和基体的成分一致，这说明熔覆层的稀释率很小.3.3 显微硬度结果表明，Ni基合金在熔覆层位置处的硬度明显高于316L和超级不锈钢；三种材料试样热影响区宽度约为500 μm.3.4 熔覆层试样经弯曲180度后，三种材料的熔覆层表面没有发现宏观裂纹，也没有起皮剥落的现象，表明熔覆层和基体达到很好的结合强度.3.5 316L、超级不锈钢、镍基合金三种材料熔覆层经480 h连续铜加速乙酸盐雾试验(CASS)后，熔覆层表面未出现肉眼可见的红斑或红锈.参考文献【相关文献】[1] 于维雨, 王萍, 刘姗姗, 等. 煤矿用高含水液压液防腐蚀性研究现状及发展趋势[J]. 煤矿机械, 2012, 33(6): 11-13.[2] 王志华. 液压支架立柱的腐蚀机理及其防护[J]. 矿山机械, 2011, 39(9): 16-19.[3] 马峰, 陈华辉, 潘俊艳. 煤矿综采设备的腐蚀机理及其防腐蚀措施[J]. 煤矿机械, 2015,36 (7): 210-212.[4] 夏护国. 激光熔覆技术在煤矿设备再制造中的应用[J]. 煤矿机械, 2016, 37(7):134-135.[5] 蔡发，刘混举. 液压支架立柱激光熔覆技术修复工艺分析[J]. 机械工程与自动化, 2016(4):125-129.[6] 程相榜, 孟贺超, 张自强. 液压千斤顶活塞杆用激光熔覆研究进展[J]. 表面技术, 2017, 46(6): 249-255.[7] 任怀伟, 液压支架关键零部件材料性能分析及工艺研究[J]. 煤矿开采, 2015, 20(4):1-4.[8] 张光钧，吴培桂，许佳宁,等. 激光熔覆的应用基础研究进展[J]. 金属热处理, 2011, 36(1):5-13.[9] 黄瑞芬，罗建民，王春琴,等. 激光熔覆技术的应用及其发展[J]. 兵器材料科学与工程, 2005, 28(4):57-59.[10] 吴兆坤，丘斌林，周玉重,等. 316L不锈钢激光熔覆层的组织及硬度分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2014, 28(2):106-110.[11] 董世运，马运哲，徐滨士,等. 激光熔覆材料研究现状[J]. 材料导报, 2006, 26(6):5-9.[12] 申卫国，方艳，董玲,等. 液压支架激光熔覆不锈钢合金涂层的实验研究[J]. 中国机械工程, 2015, 26(18):2533-2538.。
激光熔覆同步送粉法定义概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本篇文章旨在介绍激光熔覆同步送粉法，该技术是一种先进的金属加工方法，能够实现高精度、高效率的材料熔覆和修复。
激光熔覆同步送粉法采用激光束将金属粉末加热至熔化状态，并通过同步送粉装置控制金属粉末的添加量，从而实现对于被加工工件表面的涂覆或修复。
1.2 文章结构本文分为五个部分：引言、正文、解释激光熔覆同步送粉法的特点和优势、说明激光熔覆同步送粉法的工艺流程和设备要求以及结论。
引言部分将对本文研究内容进行概述，并介绍文章结构与目的。
正文部分将详细阐述激光熔覆同步送粉法的定义、原理以及应用领域。
接下来，将在第三部分解释该技术的特点和优势，包括高精度、材料利用率高以及可修复性强等方面。
第四部分将具体说明激光熔覆同步送粉法的工艺流程、设备要求以及操作注意事项，并提供工艺参数设置与优化方法。
最后，在结论部分，将总结本文内容和主要发现结果，并对激光熔覆同步送粉法未来发展进行展望和建议。
1.3 目的本文的目的是为读者提供一个全面了解激光熔覆同步送粉法的框架，包括定义、原理、应用领域以及特点和优势。
通过详细说明工艺流程和设备要求，读者可以了解如何应用该技术进行涂覆或修复工作。
最后，结论部分将回顾文章所述信息，并提供未来发展展望和建议，以促进该技术在相关领域的应用与研究。
2. 正文：2.1 定义激光熔覆同步送粉法激光熔覆同步送粉法是一种先进的表面修复和涂层技术，它通过利用高能量密度的激光束将金属或合金材料加热至熔点，同时通过在熔融池中喷射金属粉末，实现对基体材料表面进行熔覆修复或涂层制备的过程。
该技术可以在原材料不受严重损伤的情况下，在局部区域形成具有优异性能和结构特征的新材料层。
2.2 激光熔覆同步送粉法的原理激光熔覆同步送粉法基于激光加工和材料科学原理，主要包括以下几个关键过程：首先是激光加热过程，高能量密度的激光束通过辐射作用将工件表面局部加热至高温状态；其次是金属粉末喷射过程，喷射装置将金属粉末通过喷嘴喷射到熔融池中，在高温下迅速熔化并与基体材料结合；最后是凝固过程，熔融池在激光束的扫描下逐渐凝固，形成良好的结合界面和致密的熔覆层。
激光熔覆送粉机技术指标激光熔覆送粉机是一种利用激光束对金属表面进行熔覆处理的设备。
它通过高能激光束将金属粉末熔化并喷射到工件表面，形成一层均匀、致密、高质量的熔覆涂层。
激光熔覆送粉机的技术指标对于设备的性能和熔覆效果具有重要的影响。
下面将介绍几个关键的技术指标。
1. 激光功率激光熔覆送粉机的激光功率是指激光器输出的功率大小。
激光功率的大小直接影响到熔覆涂层的质量和厚度。
一般来说，激光功率越大，熔覆涂层的质量和厚度就越好。
但是过大的激光功率会引起过热和熔覆涂层的变形，因此需要根据具体的熔覆要求选择适当的激光功率。
2. 扫描速度扫描速度是激光熔覆送粉机中激光束在工件表面移动的速度。
扫描速度的选择需要考虑到熔覆涂层的质量、厚度和生产效率等因素。
如果扫描速度过快，可能导致熔覆涂层的质量下降；如果扫描速度过慢，会增加生产时间和成本。
因此，扫描速度的选择需要在保证熔覆质量的前提下尽量提高生产效率。
3. 粉末送粉速度粉末送粉速度是指金属粉末在送粉过程中的速度。
粉末送粉速度的大小直接影响到熔覆涂层的质量和厚度。
如果粉末送粉速度过快，可能导致熔覆涂层的质量下降；如果粉末送粉速度过慢，会增加生产时间和成本。
因此，粉末送粉速度的选择需要在保证熔覆质量的前提下尽量提高生产效率。
4. 焦点直径焦点直径是指激光束在焦点处的直径大小。
焦点直径的大小直接影响到熔覆涂层的质量和精度。
一般来说，焦点直径越小，熔覆涂层的质量和精度越高。
但是过小的焦点直径会增加焦点位置的调整难度，因此需要根据具体的熔覆要求选择适当的焦点直径。
5. 熔覆涂层的成分和结构熔覆涂层的成分和结构是指熔覆后形成的涂层的元素成分和微观结构。
熔覆涂层的成分和结构直接影响到涂层的性能和使用寿命。
一般来说，熔覆涂层的成分应与基材相似，结构应致密、无裂纹。
通过选择合适的熔覆参数和粉末材料，可以得到理想的熔覆涂层。
以上是激光熔覆送粉机的几个关键技术指标。
在实际应用中，需要根据具体的熔覆要求和工件材料选择合适的技术指标，以获得高质量的熔覆涂层。
第38卷 第9期中 国 激 光V ol.38,N o.92011年9月CHINESE JO URNAL OF LASERSSeptember,2011同轴送粉激光熔覆中粉末流对光束能量的衰减作用靳绍巍 何秀丽 武 扬 宁伟健 虞 钢*(中国科学院力学研究所先进制造工艺力学重点实验室,北京100190)摘要 为了得到同轴送粉激光熔覆中激光束穿过粉末流后的能量变化,研究了粉末浓度分布对激光能量的衰减作用。
模拟了稳态、存在基底和熔池的情况下粉末流的空间分布,通过粉末浓度与激光能量衰减的关系,得到了任意粉末分布及激光能量分布下的衰减率。
研究了基底对气流场的作用以及基底对粉末的反弹作用两种因素对粉末浓度分布的影响,并比较了平顶形光束在不同熔池尺寸和送粉率下的衰减率。
结果表明,存在基底时粉末流对激光的衰减率比无基底作用时一般高2倍以上,与送粉率成正比,在熔池尺寸较小时与其大小成反比。
关键词 激光技术;激光熔覆;粉末浓度;能量衰减中图分类号 T G665;T N249 文献标识码 A do i :10.3788/CJL 201138.0903005Laser Powe r Attenuation by Powde r Flow in Coaxial Lase r CladdingJin Shaowei He Xiuli Wu Yang Ning Weijian Yu Gang(Key La bor a tor y of Mecha n ics in Adva n ced Ma nu fa ctur ing ,Instit ut e of Mechan ics ,Chin ese Aca dem y of Scien ces ,Beijing 100190,Chin a )Abstract The laser power attenuation by powder flow in coaxial laser cladding is investigated numeric ally and experimenta lly.A steady model of powder concentration distribution is developed,considering the effect of substrate on gas -flow and rebound of powder particles.The relationship between powder conc entration and attenuation of laser power is ana lyzed.The effects of melt pool size and powder flow rate on a top hat la ser beam attenuation are investigated.Results indicate that power attenuation by powder flow with the effect of substrate c an be twice more than that without substrate.The attenuation is proportional to the powder flow rate and dec reases with the inc rease of melt pool size when the pool size is small.Key wo rds la ser technique;la ser cladding;powder c oncentration;power attenuation OCIS co des 140.3390;350.3390;350.3850收稿日期:2011-03-28;收到修改稿日期:2011-04-22基金项目:国家自然科学基金重点项目(10832011)和面上项目(10972222)资助课题。
同轴送粉激光熔覆技术
《神奇的同轴送粉激光熔覆技术》
嘿，你们知道吗？有个超厉害的技术叫同轴送粉激光熔覆技术，这可真是个神奇的玩意儿！
我记得有一次去参观一个工厂，那里面就有在运用这个技术呢。
当时我一走进那个车间，就被各种机器的轰鸣声包围了。
我好奇地四处张望，然后就看到了一台正在运作的设备，那就是同轴送粉激光熔覆设备啦。
只见一束亮亮的激光从那个设备里射出来，就像一道神奇的光剑一样。
旁边有个工作人员正小心翼翼地操作着，他手里拿着一个小罐子，里面装着细细的粉末。
那些粉末就顺着一个管子，源源不断地被送到激光那里。
然后呢，神奇的事情发生啦！在激光的照射下，那些粉末瞬间就熔化了，然后紧紧地附着在了一个工件上。
就好像变魔术一样，一下子就把那个工件给“改造”了。
我当时眼睛都看直了，哇塞，这也太酷了吧！我就在旁边一直盯着看，看着那工件一点点地被修复、被强化。
工作人员还跟我解释说，这个技术能让那些破旧的零件重新焕发生机，变得跟新的一样结实耐用。
我越看越觉得这个同轴送粉激光熔覆技术厉害得不行，它就像是一个小小的魔法，能让那些原本要被淘汰的东西又重新变得有价值。
从那次参观之后，我就对这个技术印象深刻极了。
真的，科技的力量就是这么强大，能创造出这么神奇的东西来。
哎呀呀，现在一想到那个场景，我还是会忍不住感叹，同轴送粉激光熔覆技术，真牛啊！
以上作文仅供参考，你可以根据实际情况进行调整和修改。
激光表面熔覆也叫激光涂覆或激光包覆，它是材料表面改性的一种重要方法，它是快速凝固过程，通过在基材表面添加熔覆材料，利用高能量密度激光束将不同成分和性能的合金与基材表层快速熔化，在基材表面形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层。
激光熔覆层因具有良好的结合强度和高硬度，在提高材料的耐磨损方面显示了优越性。
今年来，激光表面熔覆技术发展迅速，成为材料表面工程领域的前沿。
1、激光熔覆技术的特点同其它表面强化技术相比，它具有以下特点：冷却速度快；热输入和畸变较小，涂层稀释率低(一般小于5%)，与基体呈冶金结合；能进行选区熔覆，材料消耗少，具有卓越的性能价格比；光束瞄准可以使难以接近的区域熔覆等。
2、激光表面熔覆的工艺方法激光熔覆依据合金供应方式的不同，可将激光熔覆分为两大类：预置法和同步送粉法。
预置式涂层法是先将粉末与粘接剂混合后以某种方法预先均匀涂覆在基体表面，然后采用激光束对合金涂覆层表面进行照射，涂覆层表面吸收激光能量使温度升高并熔化，同时通过热量传递使基体表面熔化，熔化的合金快速凝固在基材表面，形成冶金结合的合金熔覆层。
预置涂层法的主要工艺流程为：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。
同步送粉法是通过送粉装置在激光熔覆的过程中将合金粉末直接送入激光作用区，在激光作用下材质和合金粉末同时熔化，结晶形成合金熔覆层。
同步送粉法的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理送料激光熔化后热处理该方法是激光熔覆技术的首选方法，国内外实际生产中采用较多。
送粉的方式对粉末的利用率也有很大的关系，一般有正向和逆向两种送粉法，由于逆向送粉会使熔池的表面积增大，因此在相同的激光熔覆条件下，逆向法较正向法具有更高的粉末利用率。
3、激光表面熔覆材料体系按照材料成分构成，激光熔覆粉末材料主要分为金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等。
在金属粉末中，自熔性合金粉末的研究与应用最多。
3.1自熔性合金粉末（1）Fe基合金体系自熔性合金粉末可以分为Fe基、Ni基、Co基自熔性合金粉末，其主要特点是含有B和Si，具有自脱氧和造渣能力。
