什么是激光熔覆技术，它有哪些特点，如何应用？

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  要点速览
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  激光熔覆技术的实际作用
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  熔池如何形成，稀释率为何重要
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  粉末送料与丝材送料：如何选择
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  保证熔覆层完好的参数范围
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  为什么熔覆后加工是计划的一部分
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  分步说明：执行激光熔覆作业
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  激光熔覆优于替代方案的情况

激光熔覆技术将填充材料送入金属表面移动的激光光斑。填充材料与基材薄层同时熔化，然后在毫秒内凝固。结果是致密层通过熔化与母材结合，而非粘接或喷涂。

由于熔池小，大部分基材不会经历高温。这就是与电弧焊或热喷涂的区别。轴类零件可以在不破坏整体直线度的情况下修复。

该工艺涵盖两类任务。一是修复：恢复磨损的轴颈、划伤的密封面或腐蚀的法兰。二是新件防护：在服役中会磨损的表面施加耐磨或耐腐蚀层。

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  修复重建尺寸不足或损坏的金属，而不是报废零件。
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  堆焊在预期磨损或冲蚀的部位增加耐磨层。
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  腐蚀屏障在较便宜或较强的基材上沉积更耐蚀的合金。

稀释率是熔入熔覆层的基材金属比例，通常以成品层体积的百分比表示。良好的激光熔覆作业中，稀释率在 3% 到 10% 之间。超过此范围，熔覆层就不再是指定合金。

稀释率主要由激光功率密度和行进速度决定。功率更高或行进更慢会加深熔池，使更多铁进入熔覆层。相同功率下加快行进速度，熔池更浅、稀释率更低、每道层更薄。

目标是浅熔池，而非深熔池。激光熔覆不像结构焊那样追求熔深。结合必须连续且为冶金结合，熔覆层必须保持预期化学成分。

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  关注铁含量在镍或钴熔覆层上，Fe 含量上升是稀释过度的首要信号。
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  浅优于深1 mm 层下 0.5 mm 熔深比 1.5 mm 熔深更健康。

粉末送料是常见选择。金属粉末通过同轴或离轴喷嘴吹入熔池，同一熔覆头也可用于预置粉末。它几乎适用于所有可气雾化的合金，包括碳化物和混合粉末。捕获效率约为 60% 到 90%，因此会有部分粉末过喷。

丝材送料在车间更清洁。没有粉末云，无需收集过喷，且沉积层化学成分均匀，因为丝材本身就是所需合金。它适用于旋转对称修复中的镍、钴和钢丝。限制在于丝材品类。特殊碳化物和混合粉末难以制成丝材。

选择通常取决于几何形状和合金。自由曲面、小局部区域和颗粒增强层适合粉末。车床上的长直焊道或旋转对称轴适合丝材。

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  粉末合金范围最广，过喷较多，需要保护气和粉尘处理。
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  丝材沉积层更清洁致密，合金选择较窄，对准精度要求更高。

从激光光斑开始。1-3 mm 光斑、1,000-3,000 W 功率可提供足以熔化粉末和基材而不产生小孔效应的功率密度。光斑直径超过约 4 mm 时，能量过于分散，粉末可能无法完全熔化。

行进速度通常为 300-1,200 mm/min。粉末送料约 5-30 g/min，丝材送料约 1-4 m/min。保护气通常为氩气，流量 10-20 L/min，防止熔池氧化。钛或铝材需加拖罩或手套箱；氧污染会表现为气孔和颜色变化。

预热常被省略，但往往不应省略。中高碳钢预热 150-300 °C 可减缓冷却速度，减少热影响区开裂。对于吸油或吸湿的大型铸件，开始前应清洁并预热。

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  搭接率 40-60%道宽搭接低于 40% 会留下沟槽；高于 60% 会重熔上一道。
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  一次只改一个变量调试新合金时，改功率或改速度，不要同时改。

熔覆后表面粗糙、略有波纹。单道层厚通常为 0.2-2 mm，每道边缘与下一道搭接处会留下台阶。几乎所有功能表面都需要铣削、车削或磨削恢复到尺寸。

这里就与 CNC 加工衔接上了。堆焊和激光熔覆表面硬度常在 45-60 HRC，因此必须在熔覆前规划精加工余量。留足余量，让硬质合金或陶瓷刀片能真正切削，而不是只刮一层。

熔覆后测量，不是熔覆前。热循环会使零件略有移动，熔覆后轴承轴颈尺寸偏小是代价高昂的错误。在轴上，将熔覆层加工到尺寸，并在松开夹紧前在机床上检查圆度。

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  留 0.3-0.8 mm典型单道熔覆层后的精加工余量。
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  预期会有变形冷却后、精加工前检查跳动和直线度。