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简述工艺参数对激光熔覆的影响激光熔覆是一种利用激光束对工件表面进行局部熔化，然后快速凝固形成涂层的表面改性技术。
工艺参数是激光熔覆过程中非常重要的影响因素，合理的工艺参数能够有效控制熔覆涂层的质量和性能。
本文将就工艺参数对激光熔覆的影响进行简要的介绍。
激光功率是影响激光熔覆的关键参数之一。
激光功率的大小直接影响着熔池的温度和深度。
如果激光功率过小，熔池温度将不足以完全熔化底材和熔覆材料，从而导致涂层的结合性能不佳。
而如果激光功率过大，熔池温度将过高，易造成熔池过深和过宽，热影响区增大，从而使热输入过高，使基体金属易热变形和热应力引起裂纹。
要保证适当的激光功率，是保证熔覆质量的重要因素之一。
激光扫描速度也是影响激光熔覆的重要参数之一。
激光扫描速度的大小直接影响着熔覆涂层的结晶组织和晶粒尺寸。
当激光扫描速度过小，熔覆涂层的热输入将过高，涂层容易产生大晶粒和热影响区过大，从而导致涂层的组织过粗；当激光扫描速度过大时，熔覆涂层的热输入将过低，导致熔化不彻底，容易出现未熔或者局部未熔现象。
合理控制激光扫描速度，能够有效控制熔覆涂层的组织和性能。
激光熔覆的气氛环境也是影响熔覆质量的重要因素。
不同的气氛环境对涂层表面的氧化和夹杂物的形成有着直接的影响。
一般来说，惰性气体的气保护效果较好，能够有效减少氧化和夹杂物的形成，保证涂层的质量。
在激光熔覆过程中，要选择合适的惰性气体进行气保护，以保证涂层的质量。
激光熔覆的激光束直径和焦距也是影响熔覆质量的重要参数之一。
激光束的直径直接影响着熔池的形状和大小，而焦距则直接影响着激光束的能量密度分布。
要保证合适的激光束直径和焦距，以保证熔覆涂层的质量和性能。
工艺参数是激光熔覆过程中影响熔覆质量的重要因素。
合理的控制激光功率、扫描速度、气氛环境和激光束参数，能够有效地提高熔覆涂层的质量和性能，为激光熔覆技术的应用提供了重要的理论依据和实践指导。
简述工艺参数对激光熔覆的影响激光熔覆技术是一种先进的表面强化工艺，可以有效地提高金属表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
工艺参数作为激光熔覆过程中的重要因素，对最终的熔覆质量和性能有着重要的影响。
本文将对工艺参数对激光熔覆的影响进行简要描述。
激光熔覆技术是一种利用高能密度激光束对金属表面进行加热熔化，并在凝固过程中与基体金属混合的技术。
通过控制激光熔覆过程中的工艺参数，可以实现对熔覆层的组织结构、成分和性能的调控，从而满足不同工件的表面强化要求。
激光功率是影响激光熔覆过程的重要参数之一。
激光功率的大小直接影响着熔池的温度和深度，过高或过低的激光功率都会导致熔覆层的质量不理想。
过高的激光功率会导致熔池过热，容易产生裂纹和气孔，过低的激光功率则无法完全熔化添加材料和基体金属，影响熔覆层的结合强度。
合理选择激光功率对于保证熔覆层的质量至关重要。
激光扫描速度也是影响激光熔覆过程的重要参数之一。
激光扫描速度的快慢直接影响着熔池的凝固速度和熔覆层的组织结构。
通常情况下，较快的激光扫描速度会导致熔池的凝固速度加快，晶粒尺寸变小，组织更加细密，硬度更高，但是会降低熔覆层的厚度；而较慢的激光扫描速度则会导致熔池的凝固速度减慢，晶粒尺寸变大，组织较粗，硬度较低，但是可以保证熔覆层的厚度。
根据具体的工件和表面强化要求，合理选择激光扫描速度是非常重要的。
激光熔覆过程中的激光焦点位置也是影响熔覆质量的重要参数。
激光焦点位置与添加材料的进料位置、基体金属的表面形貌等因素密切相关，不同的焦点位置会导致熔池的形状和尺寸不同，影响熔覆层的成形性能和质量。
激光熔覆过程中的激光束直径、激光束形状、激光束的成形方式、激光束与工件表面的角度等参数也会对熔覆质量产生一定的影响。
合理选择和控制这些工艺参数，可以有效地提高激光熔覆的加工效率和加工质量。
工艺参数对激光熔覆的影响是十分显著的。
通过合理选择和控制激光功率、扫描速度、焦点位置等工艺参数，可以实现对熔覆层的微观组织、成分和性能的调控，从而满足不同工件的表面强化要求。
激光器焊接工艺参数优化及其对焊接质量的影响分析激光器焊接工艺是一种常用的焊接方法，具有高效、精确和稳定等优点，广泛应用于制造业中。
激光器焊接工艺的参数对焊接质量有着重要的影响，合理的参数选择能够提高焊接质量，提高生产效率。
本文将探讨激光器焊接工艺参数优化及其对焊接质量的影响。
激光器焊接工艺参数主要包括激光功率、激光束直径、焦距、激光脉冲频率、焊接速度等。
这些参数直接影响焊缝形成和焊接质量的稳定性。
在确定这些参数时，需要综合考虑焊接材料的性质、焊件的类型和大小、焊接要求等因素。
首先，激光功率是指激光器单位时间内发出的能量，决定了焊接过程中的热输入量。
功率过低会导致焊缝质量不良，功率过高则容易引起焊缝溶洞、熔皮等缺陷。
因此，选择合适的激光功率非常重要。
在确定激光功率时，可以通过试验和经验总结得到一些关于功率与焊缝质量之间的关系，以便更好地选择合适的功率。
其次，激光束直径和焦距决定了激光束在焊接过程中的热功率密度分布。
激光束直径和焦距的选择应根据焊件的材料和尺寸，以及所要求的焊缝形态进行优化。
通过调整激光束直径和焦距，可以控制焊缝的宽度、深度和形状，以满足不同工件的需求。
再次，激光脉冲频率是指激光器单位时间内发出的脉冲数量，也称为脉冲频率。
脉冲频率对焊接质量有重要影响，过低的脉冲频率容易造成焊接缺陷，而过高的脉冲频率则会增加焊接热输入，导致过烧、过烫等问题。
因此，需要选择适当的脉冲频率，以确保焊接质量。
最后，焊接速度是指焊缝在激光束照射下焊接过程中的移动速度。
焊接速度的选择需要考虑焊接材料的熔化温度和熔池形态、焊缝要求等因素。
过快的焊接速度容易导致焊缝不完整，过慢的焊接速度则容易产生焊缝凹陷和焊瘤等问题。
因此，需要根据具体情况选择适当的焊接速度。
总之，激光器焊接工艺参数优化对焊接质量具有重要的影响。
合理的参数选择可以提高焊接质量，降低焊接缺陷的产生。
在确定参数时，需要综合考虑焊接材料、焊件尺寸和形态、焊缝要求等因素，通过试验和经验总结，找到最佳的参数组合。
1. 引言1.1 本课题的研究背景及意义激光熔覆技术（Laser cladding technology）是指在被涂覆机体表面上，以不同的添料方式放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和机体表面薄层同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料成冶金结合的涂层，从而显著改善机体材料表面耐磨、耐热、耐蚀、抗氧化等性能的工艺方法[1]。
按涂层材料的添加方式不同，激光熔覆技术可分为预置法和同步送粉法，如图1所示。
激光熔覆技术因具有应用灵活、耗能小，热输入量低、引起的热变形小，不需要后续加工或加工量小，减少公害等优点，近年来已在材料表面改性上受到高度重视[2]。
特别是上个世纪80年代以来，该技术得到了很大进步和发展。
激光熔覆的最终目的是改善材料的使用性能，使其更好地满足使用要求。
与堆焊、热喷涂和等离子喷焊等表面改性技术相比，激光熔覆具有下述优点：（1）熔覆层晶粒细小，结构致密，因而硬度一般较高，耐磨、耐蚀等性能亦更为优异；（2）熔覆层稀释率低,由于激光作用时间短，基材的熔化量小，对熔覆层的冲淡率低（一般仅为5％-8%），因此可在熔覆层较薄的情况下获得所要求的成分与性能，节约昂贵的覆层材；（3）激光熔覆热影响区小，工件变形小，熔覆成品率高；（4）激光熔覆过程易实现自动化生产，覆层质量稳定，如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节，这在其他工艺中是难以实现的。
由于激光熔覆的上述优点，它在航空、航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景，已成为当今材料领域研究和开发的热点。
图1.1 激光熔覆原理示意图1.2 本课题国内外研究现状激光熔覆技术的发展当然离不开激光器。
目前，激光器主要有3种：CO2激光器、YAG 固体激光器和准分子激光器。
国内外常用于激光熔敷的激光器主要有两种：一种是输出功率为0.5-10KW的CO2气体激光器，另一种是输出功率为500W左右的YAG固体激光器。
其中工业上用来进行表面改性的多为CO2大功率激光器。
激光熔覆工艺参数和材料等因素对熔层裂纹关系影响的探讨与思考激光熔覆是一种热源集中、熔融和凝固迅速的表面修复工艺，广泛应用于金属和合金的表面涂覆、修复和改性等领域。
在激光熔覆过程中，熔层裂纹是一个重要的质量问题，对于改善熔覆层的性能和延长使用寿命具有重要意义。
本文将探讨激光熔覆工艺参数和材料等因素对熔层裂纹的关系，并提出相应的思考。
首先，激光熔覆工艺参数对熔层裂纹的影响是关键因素之一、激光功率是影响熔覆过程中加热速率和冷却速率的重要参数。
当激光功率过高时，熔池的温度梯度将增大，热影响区内的残余应力增加，容易形成熔层裂纹。
因此，合理选择激光功率，控制熔池的温度梯度和冷却速率，可以有效减小熔层裂纹的产生。
其次，激光熔覆过程中的扫描速度也对熔层裂纹的形成有重要影响。
扫描速度过高，将导致熔层过厚，易产生热应力集中和裂纹的形成；扫描速度过低，将导致熔层过薄，容易产生裂纹。
因此，合理选取适当的扫描速度，可以减少熔层裂纹的发生。
此外，激光熔覆过程中还有其他重要的参数，如激光束直径、熔覆层厚度、激光束与工件的距离等等。
这些参数与熔层裂纹的形成有密切关系。
在激光熔覆中，激光束直径的大小和激光束与工件的距离能够影响加热区域的大小和形状，进而影响熔池的温度梯度和残余应力的分布，从而影响熔层裂纹的形成。
熔覆层厚度对于冷却速率和残余应力有明显影响，因此也会对熔层裂纹产生影响。
另外，材料特性也是影响熔层裂纹的重要因素。
不同的材料具有不同的熔点、热导率、热膨胀系数等物理特性，这将直接影响加热和冷却过程，容易引起熔层裂纹。
材料的化学成分和晶体结构也对熔层裂纹的形成起到重要作用。
一些合金中残余元素的含量可能会导致晶间腐蚀，进而引起熔层裂纹。
在研究激光熔覆工艺参数和材料等因素对熔层裂纹关系时，我们应该从实际应用需求出发，通过改变激光功率、扫描速度、激光束直径、工件与激光束的距离等参数，以测试和分析熔覆层的裂纹情况，从而优化工艺参数，减少熔层裂纹的产生。
激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响杨宁;杨帆【摘要】激光表面热处理技术是上世纪70年代逐渐发展起来的一门新兴激光加工技术,尤其在激光熔覆等领域取得了很大进展.本文概述了激光熔覆技术,介绍了激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2010(031)004【总页数】3页(P17-19)【关键词】激光熔覆;工艺参数;熔覆层质量【作者】杨宁;杨帆【作者单位】河南教育学院,物理系,河南,郑州,450046;郑州大学物理工程学院,材料物理教育部重点实验室,河南,郑州,450052;中州大学,国资处,河南,郑州,450044【正文语种】中文【中图分类】TG156.99激光表面热处理技术是上世纪 70年代逐渐发展起来的一门新兴激光加工技术,尤其在激光熔覆、合金化、熔凝处理和焊接领域取得了很大进展。
激光熔覆技术发展已经近半个世纪,最早开始利用激光熔覆技术的是美国,AVCO公司对易磨损部件进行了首次试验并取得成功。
1981年英国 Ro11s Royce公司成功地在喷气发动机叶轮叶片上涂覆钴基合金显著提高了耐磨性,目前研究工作不只集中在组织性能方面,而且在生产中获得了广泛推广及应用。
激光熔覆是指以不同的添加方式把预涂材料放置在基体表面,常用的添加方式有同步送粉法和预涂粉末法,利用高能激光束辐照基体表面,熔覆粉末和基体形成一薄层,这一薄层迅速升温、气化和熔化并快速凝固成形,且基体对熔覆层稀释度极低,因此熔覆层与基体冶金结合良好,从而明显提高基体的硬度、耐磨性和抗氧化性等性能[1～2]。
激光熔覆是一个与物理、化学和材料科学等诸多方面都有关的冶金过程,对熔覆层质量影响的因素很多,包括熔覆材料、材料的供给方式、预涂厚度、激光功率、扫描速率、光斑尺寸等多种因素各自和相互间的影响。
除熔覆材料对熔覆层质量的影响外,工艺参数对熔覆层质量的影响也是很重要的一方面。
熔覆层质量分为宏观熔覆层质量和微观熔覆层质量两个方面。
简述工艺参数对激光熔覆的影响激光熔覆是一种重要的表面修复技术，广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶制造、石油化工等行业。
工艺参数是影响激光熔覆效果的重要因素。
本文将从激光功率、激光扫描速度、激光束直径、衬底温度等方面简述工艺参数对激光熔覆的影响。
首先是激光功率对激光熔覆的影响。
激光功率是指激光照射样品单位面积上的功率，它直接影响到材料表面的熔化和熔凝过程。
通常来说，激光功率越大，熔化深度越大。
但是当激光功率过大时，容易使工件过热，造成热裂纹和气孔，从而影响熔覆层的质量。
在实际应用中需要根据具体情况合理选择激光功率，以获取较好的熔覆效果。
其次是激光扫描速度对激光熔覆的影响。
激光扫描速度是指激光束在工件上移动的速度，它决定了激光照射在单位面积上的时间长短。
激光扫描速度较高时，熔化深度较浅，熔凝速度快，熔覆层的金相组织较为细密，但熔覆层的热影响区较小，熔覆层的温度场受到较大的影响，容易出现裂缝、剥离等缺陷。
而当激光扫描速度较低时，熔化深度较大，熔凝速度较慢，金相组织较粗，但熔覆层的热影响区比较大，熔覆层的温度场受到较小的影响，熔覆层的成分均匀度和致密度相对较好。
合理选择激光扫描速度，对于确保熔覆层的质量至关重要。
最后是衬底温度对激光熔覆的影响。
衬底温度是指工件表面的温度，它决定了熔覆层与衬底之间的热传导情况。
当衬底温度较高时，熔覆层和衬底之间的热传导较强，容易导致熔覆层的温度场不均匀，熔覆层的成分和金相组织较为不均匀；而当衬底温度较低时，熔覆层和衬底之间的热传导较弱，容易导致熔覆层的温度场较为均匀，熔覆层的成分和金相组织较为均匀。
控制衬底温度，对于确保激光熔覆的效果至关重要。
简述工艺参数对激光熔覆的影响激光熔覆是一种先进的材料加工技术，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、医疗设备等领域。
在使用激光熔覆技术时，工艺参数的选择非常重要，能够影响熔覆质量、效率和成本等方面。
本文将从以下几个方面简要阐述工艺参数对激光熔覆的影响。
一、激光参数激光功率、波长、脉冲频率等参数对熔覆过程有着重要的影响。
激光功率越大，熔覆速度越快，但如果功率过大会导致过度熔化、氧化等问题。
激光波长和脉冲频率对材料的吸收和反射率有影响，需要根据材料特性进行选择。
二、粉末参数粉末参数包括粉末粒径、粉末形状、粉末密度等。
较小的粒径可以提高熔覆质量，但也会增加成本。
不同形状的粉末对熔覆形成的组织结构、成分等有着不同的影响。
粉末密度对成型效率和熔覆质量有很大的影响，过低的密度会导致熔覆质量不稳定，过高则增加成本。
三、扫描速度扫描速度是指激光在材料表面移动的速度。
扫描速度对熔覆质量、熔覆深度和成型效率等有着非常重要的影响。
过快的扫描速度会导致熔覆质量下降，成型效率也会受到影响；而过慢的扫描速度则会大大降低熔覆效率。
四、功率密度与层数功率密度是指激光能量在单位面积上的分布，而层数是指在一定厚度以上，激光对材料进行熔覆的次数。
选择适当的功率密度和层数能够提高熔覆质量，但过度增加功率密度和层数也会导致成本的提高。
综上所述，工艺参数对激光熔覆的影响非常重要，需要根据不同材料、不同场合和不同需求进行选择。
合理的工艺参数能够提高激光熔覆的效率和质量，降低成本，能够为各行各业提供更好的材料加工服务。
简述工艺参数对激光熔覆的影响激光熔覆是将熔融金属液体喷射或定向注入熔温总体的工艺，是一种能够有效表面保护金属、提高其耐蚀性和磨损性等功能的表面处理技术。
它的优点包括高度工艺化、高加工精度、优良的组织结构和外观质量，同时可以完全封闭焊道，消除焊缝开裂等问题。
激光熔覆工艺对影响被加工物体表面处理质量至关重要，其工艺参数是影响它整体表面处理效果的关键。
其中包括激光束聚焦点大小、焊丝尺寸以及焊缝形状等，还有相关的激光脉宽、工作距离以及空气冷却的参数。
所有的参数都必须在合理范围内管理，以保证焊接层的质量和性能。
激光熔覆工艺的焊接参数包括焊接温度、焊接速度、焊接时间、焊接深度等，这些参数对激光焊接影响很大。
焊接温度是影响熔融池和焊道深度的关键因素。
焊接速度或工作距离能够精确控制焊接温度，并影响焊接深度，还可以调节熔融池大小用于改善焊接层外观质量。
此外，焊接时间和焊接深度也会对焊缝的形状和质量产生重要影响。
如果焊缝太浅，就会导致表面缺陷，如果太深，可能会导致焊接缺陷。
激光熔覆还受材料工艺参数的影响，如熔融温度、熔融池流速等。
材料熔融温度超过了被覆部件的相对温度，超高的熔融温度将直接影响焊缝的强度和可靠性，特别是焊缝的内部结构变化，而过低的熔融温度则可能会影响焊道密度。
而熔融池流速越低，焊接质量越高，熔融层的深度、形状和组织结构都有更好的保证。
另外，激光熔覆还受空气冷却参数的影响，例如空气流速和流量，这些参数会直接影响熔融表面的平整度和外观质量，并降低焊接层的温度，减少热影响区并影响焊道深度。
综上所述，激光熔覆工艺参数对其优良表面处理效果十分重要，必须在允许范围内恰当地控制其参数才能使激光熔覆工艺应用获得最佳效果。
如有不当设置，将会对激光熔覆表面处理的效果造成严重影响，而且影响效果无法被简单纠正。
这就是为什么对于激光熔覆而言，选择最佳的工艺参数是极为重要的。
简述工艺参数对激光熔覆的影响激光熔覆是一种先进的制造技术，其强大的能量和高精度的焦点能有效地改善材料表面的性能。
在激光熔覆过程中，多个因素会影响其过程和结果，这些因素往往被称为工艺参数。
本文将介绍几个主要的工艺参数，并探讨它们如何影响激光熔覆的结果。
1. 激光功率激光功率是激光熔覆的最重要的工艺参数之一。
它控制着激光能量的输出量，直接影响熔覆池的深度和宽度。
较高的激光功率可以增加熔覆池的深度和宽度，同时也会提高熔覆区域的温度，促进熔化和混合。
然而，过高的激光功率会导致熔覆池的液态过度，甚至出现烧穿的情况，从而影响熔覆的质量。
2. 激光扫描速度激光扫描速度是指激光束在工件表面移动的速度。
激光扫描速度影响熔覆池的深度、宽度、粗糙度和合金化程度。
较快的激光扫描速度可以使熔覆区域的温度更加均匀，减少热输入和热影响区域，从而降低裂纹的风险。
然而，过快的激光扫描速度会导致熔覆区域不充分，得到的是表面部分融化的坑状结构，从而影响熔覆的质量。
3. 光斑直径光斑直径是指激光束在工件表面上的直径。
光斑直径越小，融化和熔覆的深度就越大，同时熔覆池的宽度就越窄。
较小的光斑直径有助于提高激光功率密度和热输入控制，促进熔化和合金化。
然而，过小的光斑直径可能会导致熔覆池的深度不足，从而影响熔覆的质量和效果。
4. 熔覆材料的成分和性质熔覆材料的成分和性质是决定激光熔覆效果的另一个重要因素。
不同的材料和材料成分具有不同的热导率、比热能、熔点和熔合特性，因此对熔化和混合的响应也有所不同。
例如，黄铜可以很好地合金化，因为它的热导率较低，有利于热输入的积累；而铝合金则更难熔覆，因为它的比热能较高，需要更多的热量才能使其完全融化。
总之，激光熔覆是一种高精度、高效的制造技术，其效果受多种工艺参数影响。
了解和把握这些工艺参数对激光熔覆的影响，有助于更好地控制和优化激光熔覆过程，以满足不同材料和产品的需求。
海军工程大学毕业设计（论文）题目激光器及其相关参数对激光熔覆质量的影响专业光信息科学与技术班级20055011姓名文璋指导教师张晓辉二〇〇九年六月八号- I -海军工程大学毕业设计（论文）目录摘要 (II)引言 (4)1.激光熔覆的基本原理 (2)2.影响激光熔覆的几个因素 (3)2.1激光功率对激光熔覆质量的影响 (3)2.1.1 激光输出功率对熔覆层表面质量的影响 (3)2.1.2 激光输出功率对熔池温度的影响 (5)2.1.3 激光输出功率对硬化层尺寸的影响 (6)2.1.4 激光输出功率对稀释率的影响 (7)2.2 激光扫描速度对激光熔覆质量的影响 (8)2.2.1 激光扫描速度对熔覆层表面质量的影响 (8)2.2.2 激光扫描速度对熔池温度的影响 (9)2.2.3 激光扫描速度对硬化层尺寸的影响 (11)2.2.4 激光扫描速度对稀释率的影响 (11)2.3 激光光斑直径对激光熔覆质量的影响 (14)2.4 激光输出功率、扫描速度、光斑直径对激光熔覆的共同作用 (15)3.结论 (16)参考文献 (17)- I - - I -摘要激光表面熔覆是应用激光进行材料表面处理的一种工艺技术。
它是利用高能量激光束熔化涂覆层材料和一层极薄的基体，形成一个无气孔、无裂纹、覆层与基体材料形成良好冶金结合的表面涂层。
同其他表面技术相比，激光表面熔覆具有冷却速度快、热影响及工件畸变小、熔覆材料选择范围广并且材料消耗少，能节省稀缺贵重资源等许多突出优点。
激光熔覆已经成为现代表面技术体系中极具发展潜力和前途的新技术之一。
激光熔覆时一个复杂的物理、化学变化冶金过程、熔覆过程中激光器及其相关参数对熔覆件的质量有很大影响。
其主要参数如激光器的输出功率、激光扫描速度、激光光斑直径等对熔池温度、硬化层尺寸、稀释率都有着很大影响，这些影响都可以从熔覆层表面形貌、质量中体现出来。
本文从熔覆层表面质量、熔池温度、硬化层尺寸、稀释率几个方面入手，探讨激光器输出功率、扫描速度、激光光斑直径对激光熔覆质量的影响，得到如下结果：1.从激光熔覆的基本原理着手，探索影响熔覆层质量的因素。
2.通过激光器输出功率的大小对熔覆层表面质量、熔池温度、硬化层尺寸、稀释率四方面的影响，分析激光器输出功率影响熔覆质量的实质。
3.通过激光扫描速度的快慢对熔覆层表面质量、熔池温度、硬化层尺寸、稀释率四方面的影响，分析激光扫描速度影响熔覆质量的实质。
4.结合实际情况，引入离焦量概念，将激光光斑大小对熔覆质量的影响转化为- II -离焦量的影响，分析的正负离焦情况下稀释率的不同变化。
5.引入比能量概念，综合激光器输出功率、扫描速度、激光光斑直径三者对激光熔覆的共同作用。
提出了获得优良涂覆层需将比能量控制在一定范围内的理论。
关键词：激光熔覆激光器输出功率激光扫描速度激光光斑直径作者：文璋指导教师：张晓辉- III -引言随着现代工业的迅速发展，各类机械器件、机械产品的用途、使用环境发生了很大的改变，对各类机械零件的自身性能要求也越来越高。
在很多情况下，一些零部件需要在高温、高压、高速、高度磨损、高腐蚀的情况下作长时间、稳定的工作，这就对零件的自身性能提出了苛刻的要求。
然而，研究表明，金属材料及其制品的腐蚀、磨损以及疲劳断裂等重要损伤，一般都是从材料表面、亚表面或因表面因素而引起的。
这样，采用各类表面工艺技术，加强材料的表面防护，提高材料的表面性能，控制或着防止表面损坏，可延长设备、工件的使用寿命，获得巨大的经济效益。
传统的表面技术例如钢的淬火、铜器热镀锡、鎏金以及油漆都在一定的时期发挥了巨大的作用，但是，现代工业中许多重要的表面性能如硬度、耐磨性、耐蚀性、耐冲蚀性、抗氧化、耐热性等都取决于金属材料表面的物理、化学性质。
传统表面改性技术由于较差的层间结合力以及受平衡溶解度小、固态扩散性差的限制，应用效果已不能满足要求。
激光是一种高亮度、高相干性、高方向性、高单色性的新型光源。
1960年7月世界上第一台激光器问世，从此打开了光学研究的新纪元，也为材料的表面改性提供了新的途径。
随着激光器的不断改进完善，激光发射功率的提高，激光的应用日趋成熟。
激光表面技术是指把激光束这样一个高密度能量源，照射或者注入材料表面，使材料表层发生成分、组织，结构上的变化，从而改变材料的物理，化学和力学等一系列的相关性能。
激光表面熔覆是应用激光进行材料表面处理的一种工艺技术。
它是指在- IV -激光束的作用下，将合金粉末或者陶瓷粉末与金属基体表面迅速加热并熔化，当光束移开后自激冷却，使所需特殊性能的熔覆材料熔焊于工件表面。
同其他表面技术相比，激光表面熔覆具有许多突出特点，如冷却速度快、热影响及工件畸变小、熔覆材料选择范围广并且材料消耗少，能节省稀缺贵重资源。
另外，利用激光熔覆进行表面处理，光的非接触式加热可以对一些难以接近的区域进行熔覆，并且覆层与基体呈现原子冶金结合，质量稳定，易于实现自动化生产。
1.激光熔覆的基本原理激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷。
它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束（104~106W/cm2）辐照，使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的合金材料薄层，从而弥补基体所缺少的高性能。
这样的方法可以应用于工件的表面改性或者是零件的修复上面来，既满足了对材料表面特定性能的要求，又可以节约大量的贵重金属。
目前，在激光熔覆中，使用得最为广泛的激光器主要为输出功率1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG固体激光器。
对于连续CO2激光熔覆，该技术相当成熟了。
近年来高功率的YAG固体激光器研制发展迅速。
据有关资料表明，采用CO2激光进行铝合金激光熔覆，铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形，甚至塌陷。
然而，YAG激光器输出波长为1.06μm，较CO2激光波长小1个数量级，因而更适合此类金属的激光熔覆。
在一般情况下，这两类激光器都具有功率高、光电转换效率高、输出光束质量好的特点。
一般我们评价激光熔覆层质量的优劣，主要来自于两个方面。
一是考察熔覆道形状、表面平整度、裂纹大小多少、气孔数量及稀释率等因数；二是考察是- 2 -否形成良好的组织结构，能否提供所要求的特殊性能。
此外，还应测定表面熔覆层化学元素的种类和分布，分析熔覆层是否为冶金结合，并进行相应的质量寿命检测。
在激光熔覆中影响涂覆层质量的因素有很多，它们包括熔覆层材料、基体材料、保护气体种类与流量、熔覆粉末流量、送粉位置、激光器功率、粉末喷嘴直径大小、激光扫描速度、离焦量、预热温度等。
在这里，我们着重研究激光器的相应参数所影响的熔覆质量的问题。
2.影响激光熔覆的几个因素2.1激光功率对激光熔覆质量的影响激光功率是直接影响熔覆质量的重要指标之一。
从激光的产生理论我们知道，激光器的结构决定了激光的输出模式，而激光模式又决定激光束的功率密度分布，直接影响熔覆的熔池深度。
2.1.1 激光输出功率对熔覆层表面质量的影响这里，我们选择利用额定输出功率为5Kw,型号为HGL-84的横流电激励CO2激光器，扫描形式为圆形光斑，将Ni21系合金做为熔覆材料，通过改变激光的输出功率，对相应基体做激光熔覆实验。
相应实验参数及现象罗列于表1中。
激光功率的变化对覆层质量的影响功率扫描速光斑直熔覆层表面质量- 3 -P/kW 度v/(mm/s) 径d/mm1.7 5 5 主要是熔覆层不连续，呈现断续现象，表面不平1.8 5 5 熔覆层连续，平整光滑，无气孔等1.9 5 5 熔覆层连续，平整光滑，无气孔等2.0 5 5 熔覆层连续，平整光滑，无气孔等2.1 5 5 熔覆层连续，平整光滑，无气孔等2.2 5 5 试件过烧，有气孔，表面折皱2.3 5 5 试件过烧，有气孔，表面折皱表1由表1中的实验现象及相应数据，我们不难看出，当选用低功率激光（实验中为激光输出功率低于1.8kW时）照射熔覆面时，由于激光辐射能量过低，使得基体温度偏低，从而熔池单位面积的能量体积密度（单位熔覆层体积中的能量输入，即p/(vd²)，其中p为激光的输出功率，v为扫描速度，d为光斑直径）不够，造成基体表面局部未熔化或者熔化不完全，合金熔化层与基体之间的润滑性较差，表面张力过大，致使熔液凝聚，熔覆材料与基体结合不完全，熔覆层极易剥落。
产生熔覆层不连续、断裂，熔覆表面不平整的现象。
随着激光功率的逐步加大，熔化的合金量增多，同时熔覆层产生气孔的几率也相应增大。
当激光功率增大到某一阈值（实验中为激光输出功率近似 1.8kW 时）时，由于熔池深度的逐步增加，周围的金属液体流向气孔从而使得气孔数量得以减少并最终消除气孔。
同时也使得裂纹，断续现象消失。
熔覆层出现连- 4 -续，平整光滑，无气孔的最佳表面熔覆质量。
当继续增大激光器的输出功率，使熔覆层深度达到极限深度后（实验中为激光输出功率高于2.1kW时），由于单位面积的能量体积密度过大，将引起基体材料大量熔化使得熔覆层合金稀释度增大，熔池搅拌加剧，基体元素与涂层元素相互扩散严重，从而导致工件过烧，熔覆合金层表面变形、开裂、褶皱、出现内部气孔和皮下气孔等缺陷。
因此，本次实验中，当激光输出功率在1.8kW~2.1kW时，可以得到比较理想的激光熔覆层。
2.1.2 激光输出功率对熔池温度的影响激光功率对熔池内的温度有着重要的影响。
前面我们已经了解到，激光器的输出功率越大，熔覆层内所熔化的粉末越多，产生气泡的几率也便越大，基体升温也越大，熔覆层的变形、开裂倾向也越大，严重的时候，表面层会陷入基体当中，造成较深的沟槽；当功率较小的时候，熔覆层粉末不能完全的熔化，熔池内熔液与基体的润滑性降低，表面张力过大，致使熔液凝聚，产生泪滴现象。
现在，我们在以扫描速度为8mm/s，光斑直径2mm，送粉速度6.5g/min的条件下，将激光器的输出功率从1800W上升到2500W的过程中，记录一下几个点，来探究熔池温度的变化情况。
如图1所示：- 5 -- 6 -图1 熔池温度（℃）随激光器输出功率的变化从图一中记录的情况在坐标关系中，我们不难看出，熔池温度的升高和激光输出功率的升高成近似的线性关系。
亦即随着激光功率的增大，熔池内得到的激光能量也就越大，熔池内的温度自然升高了。
2.1.3 激光输出功率对硬化层尺寸的影响激光器输出功率对激光熔覆的作用不仅仅体现在影响熔覆层表面质量，对硬化层尺寸同样产生直接的效用。
这里，我们选用HGL —90型5kW 连续可调横流式CO2激光器，在光斑尺寸为3mm ×5mm 、激光扫描速度为V=6mm/s 的条件下，对制备好的球墨铸铁试件（铝青铜合金粉末的涂覆层厚度为3mm ）进行不同激光功率的激光熔覆实验。
用GX —51显微镜观察晶相组织，用HXD —10001显微硬度计观察熔覆层显微组织，测定不同功率下的硬化层尺寸。
