磨损模具修复——激光熔覆

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激光熔覆技术
　　激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术。激光表面熔敷技术，是在激光束作用下，将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却形成稀释率极低、与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法。
　　如，对60#钢进行碳钨激光熔覆后，硬度高达2200HV以上，耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后，将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行对比，发现前者的耐蚀性明显后者。

激光熔覆技术，是一种经济效益很高的新技术，它可以在廉价金属基材上制备出的合金表面而不影响基体的性质，降低成本，节约贵重稀有金属材料，因此，世界上各工业国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视。
应用于激光熔覆的激光器，主要有CO2激光器和固体激光器（主要包括碟片激光器、光纤激光器和二极管激光器。老式灯泵浦激光器由于光电转化效率低，维护繁琐等问题已逐渐淡出市场）。

　　对于连续CO2激光熔覆，国内外学者已做了大量研究。高功率固体激光器的研制发展迅速，主要用于有色合金表面改性。据文献报道，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。固体激光器，特别是碟片激光器输出波长为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。

　　激光熔覆，按送粉工艺的不同可分为两类：粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似，同步送粉法具有易实现自动化控制，激光能量吸收率高，无内部气孔，尤其熔覆金属陶瓷，可以显著提高熔覆层的抗开裂性能，使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。

激光熔覆具有的特点
　　（1）冷却速度快（高达106K/s），属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相，如非稳相、非晶态等；
　　（2）涂层稀释率低（一般小于5%），与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合，通过对激光工艺参数的调整，可以获得低稀释率的良好涂层，并且涂层成分和稀释度可控；
　　（3）热输入和畸变较小，尤其是采用高功率密度快速熔覆时，变形可降低到零件的装配公差内；
　　（4）粉末选择几乎没有任何限制，特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金；
　　（5）熔覆层的厚度范围大，单道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm；
　　（6）能进行选区熔敷，材料消耗少，具有的性价比；
　　（7）光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷；
（8）工艺过程易于实现自动化，很适合常见易损件的磨损修复。