激光熔覆送粉裝置的設計

B. 激光熔覆的工藝設備原理

熔覆工藝：激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
預置式激光熔覆是將熔覆材料事先置於基材表面的熔覆部位，然後採用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式最為常用。
同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也採用線材或板材進行同步送料。
預置式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理---預置熔覆材料---預熱---激光熔化---後熱處理。
同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理---送料激光熔化---後熱處理。
按工藝流程，與激光熔覆相關的工藝主要是基材表面預處理方法、熔覆材料的供料方法、預熱和後熱處理。
激光器工作原理：
激光熔覆成套設備組成：激光器、冷卻機組、送粉機構、加工工作台等。
激光器的選用：應用廣泛的有CO2激光器，固體激光器。
CO2激光器是應用最廣、種類最多的一種激光器，在汽車工業、鋼鐵工業、造船工業、航空及宇航業、電機工業、機械工業、冶金工業、金屬加工等領域廣泛應用。約佔全球工業激光器銷售額40%，北美更高達70%。
1.功率高。CO2激光器是目前輸出功率達到最高級區的激光器之一，其最大連續輸出功率可達幾十萬瓦
2.效率高。光電轉換率可達30%以上，比其它加工用激光器的效率高得多。
3.光束質量高。模式好，相乾性好，線寬窄，工作穩定。
傳統的固體激光器通常採用高功率氣體放電燈泵浦，其泵浦效率約為3%到6%。泵浦燈發射出的大量能量轉化為熱能，不僅造成固體激光器需採用笨重的冷卻系統，而且大量熱能會造成工作物質不可消除的熱透鏡效應，使光束質量變差。加之泵浦燈的壽命約為400小時，操作人員需花很多時間頻繁地換燈，中斷系統工作，使自動化生產線的效率大大降低。與傳統燈泵浦激光器比較，固體激光器(光纖激光器、碟片激光器、二極體激光器）具有以下優點：
(1) 轉換效率高：由於半導體激光的發射波長與固體激光工作物質的吸收峰相吻合， 加之泵浦光模式可以很好地與激光振盪模式相匹配，從而光光轉換效率很高，已達50%以上，整機效率也可以與二氧化碳激光器相當，比燈泵固體激光器高出一個量級，因而二極體泵浦激光器體積小、重量輕，結構緊湊。
(2) 性能可靠、壽命長：激光二極體的壽命大大長於閃光燈，達 15000小時，泵浦光的能量穩定性好，比閃光燈泵浦優一個數量級，性能可靠，為全固化器件，是至今為止唯一無需維護的激光器，尤其適用於大規模生產線。
(3) 輸出光束質量好：由於二極體泵浦激光的高轉換效率，減少了激光工作物質的熱透鏡效應， 大 大改善了激光器的輸出光束質量，激光光束質量已接近極限。
（4）速度快、深度大、無變形、熔覆層無夾渣、熔池細膩無氣孔。
（5）可以在室溫或者特殊的條件下進行工作，比如激光經過磁場之後光束不會發生偏轉嗎，在真空情況下都能夠進行使用，通過玻璃和透明的材料進行熔覆。
（6）可進行薄壁激光熔覆，基體無變形。
但如果熔覆的材料，包括粉末和母材，為高反射材料，則光纖激光器、二極體激光器由於其自身設計的特點，就顯得不太適合了，而碟片激光器則比較適合焊接（包括熔覆）、切割反射率比較高的材料。

C. 激光熔覆用送粉器的核心參數是什麼，值得推薦的廠家有哪些

激光熔覆用送粉器的核心參數主要是送粉精度，如果送粉精度較差，會導致送粉一會大一會小，反映在熔覆樣品上就會是塗層不平，嚴重時有溝壑狀，增加後道加工精度，進而導致材料浪費。送粉精度要求控制在±1-2%以內，超過這個值不適合激光熔覆用。而送粉精度的測量要求隨機抽樣測試滿足。
這樣的精度保證不僅要有合理的機械設計還需要有一套閉環的控制演算法，能夠閉環的控制電機轉速來保證送粉的精度。目前較為優秀的廠家主要為北京奇特威與上海蓋澤激光

D. 激光熔覆系統由哪些硬體構成，一個完整的激光器包含哪幾部分

激光熔覆成套設備組成：激光器、冷卻機組、送粉機構、加工工作台
一個完整的激光器包含了驅動電路，激光發光部分，製冷部分和準直系統

E. 激光熔覆合金粉末生產線。請大神解釋下其工作原理 ，謝謝。

激光熔覆的工藝參數主要有激光功率、光斑直徑、熔覆速度、離焦量、送粉速度、掃描速度、預熱溫度等。這些參數對熔覆層的稀釋率、裂紋、表面粗糙度以及熔覆零件的緻密性等有很大影響。各參數之間也相互影響，是一個非常復雜的過程，須採用合理的控制方法將這些參數控制在激光熔覆工藝允許的范圍內。激光熔覆有3個重要的工藝參數熔覆速度V與激光功率P有相似的影響。熔覆速度過高，合金粉末不能完全融化，未起到優質熔覆的效果；熔覆速度太低，熔池存在時間過長，粉末過燒，合金元素損失，同時基體的熱輸入量大，會增加變形量。激光熔覆參數不是獨立的影響熔覆層宏觀和微觀質量，而是相互影響的。為了說明激光功率P、光斑直徑D和熔覆速度V三者的綜合作用，提出了比能量Es的概念，即：Es=P/(DV)即單位面積的輻照能量，可將激光功率密度和熔覆速度等因素綜合在一起考慮。比能量減小有利於降低稀釋率，同時與熔覆層厚度也有一定的關系。在激光功率一定的條件下，熔覆層稀釋率隨光斑直徑增大而減小，當熔覆速度和光斑直徑一定時，熔覆層稀釋率隨激光束功率增大而增大。另外，隨著熔覆速度的增加，基體的融化深度下降，基體材料對熔覆層的稀釋率下降。在多道激光熔覆中，搭接率是影響熔覆層表面粗糙度的主要因素，搭接率提高，熔覆層表面粗糙度降低，但搭接部分的均勻性很難得到保證。熔覆道之間相互搭接區域的深度與熔覆道正中的深度有所不同，從而影響了整個熔覆層的均勻性。而且多道搭接熔覆的殘余拉應力會疊加，使局部總應力值增大，增大了熔覆層裂紋的敏感性。預熱和回火能降低熔覆層的裂紋傾向。4.預置式和送粉式

F. 激光熔覆技術的研究進展

激光熔覆技術是20世紀70年代隨著大功率激光器的發展而興起的一種新的表面改性技術，是指激光表面熔敷技術是在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱並熔化，光束移開後自激冷卻形成稀釋率極低，與基體材料呈冶金結合的表面塗層，從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強化方法[.如對60#鋼進行碳鎢激光熔覆後，硬度最高達2200HV以上，耐磨損性能為基體60#鋼的20倍左右。在Q235鋼表面激光熔覆CoCrSiB合金後，將其耐磨性與火焰噴塗的耐蝕性進行了對比，發現前者的耐蝕性明顯高於後者.
激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術，它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金錶面而不影響基體的性質，降低成本，節約貴重稀有金屬材料，因此，世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視. 應用於激光熔覆的激光器主要有CO2激光器和固體激光器（主要包括碟片激光器，光纖激光器和二極體激光器，老式燈泵浦激光器由於光電轉化效率低，維護繁瑣等問題已逐漸淡出市場）。對於連續CO2激光熔覆，國內外學者已做了大量研究.高功率固體激光器的研製發展迅速，主要用於有色合金錶面改性。據文獻報道，採用CO2激光進行鋁合金激光熔覆，鋁合金基體在CO2激光輻照條件下容易變形，甚至塌陷。固體激光器，特別是碟片激光器輸出波長為1.06μm，較CO2激光波長小1個數量級，因而更適合此類金屬的激光熔覆。
激光熔覆按送粉工藝的不同可分為兩類：粉末預置法和同步送粉法。兩種方法效果相似，同步送粉法具有易實現自動化控制，激光能量吸收率高，無內部氣孔，尤其熔覆金屬陶瓷，可以顯著提高熔覆層的抗開裂性能，使硬質陶瓷相可以在熔覆層內均勻分布等優點。
1、激光熔覆具有以下特點：
（1）冷卻速度快（高達106K/s），屬於快速凝固過程，容易得到細晶組織或產生平衡態所無法得到的新相，如非穩相、非晶態等。
（2）塗層稀釋率低（一般小於5%），與基體呈牢固的冶金結合或界面擴散結合，通過對激光工藝參數的調整，可以獲得低稀釋率的良好塗層，並且塗層成分和稀釋度可控；
（3）熱輸入和畸變較小，尤其是採用高功率密度快速熔覆時，變形可降低到零件的裝配公差內。
（4）粉末選擇幾乎沒有任何限制，特別是在低熔點金屬表面熔敷高熔點合金；
（5）熔覆層的厚度范圍大，單道送粉一次塗覆厚度在0.2~2.0mm，
（6）能進行選區熔敷，材料消耗少，具有卓越的性能價格比；
（7）光束瞄準可以使難以接近的區域熔敷；
（8）工藝過程易於實現自動化。
很適合油田常見易損件的磨損修復。
2、激光熔覆與激光合金化的異同
激光熔覆與激光合金化都是利用高能密度的激光束所產生的快讀熔凝過程，在基材表面形成於基體相互融合的、具有完全不同成分與性能的合金覆層。兩者工藝過程相似，但卻有本質上的區別，主要區別如下：
（1）激光熔覆過程中的覆層材料完全融化，而基體熔化層極薄，因而對熔覆層的成分影響極小，而激光合金化則是在基材的表面熔融復層內加入合金元素，目的是形成以基材為基的新的合金層。
（2）激光熔覆實質上不是把基體表面層熔融金屬作為溶劑，而是將另行配置的合金粉末融化，使其成為熔覆層的主題合金，同時基體合金也有一薄層融化，與之形成冶金結合。激光熔覆技術制備新材料是極端條件下失效零部件的修復與再製造、金屬零部件直接製造的重要基礎，收到世界各國科學界和企業的高度重視。

G. 激光熔覆成形（LCF）是什麼技術呢

1.利用激光束掃描金屬板材誘發的內部非均勻分布的熱應力，使板材發生局部塑性屈服，從而使板材產生一定角度的彎曲變形。激光加熱彎曲成形是基於材料的熱脹冷縮特性，利用高能激光束掃描金屬薄板表面，在熱作用區產生強烈的溫度梯度，導致非均勻分布的熱應力，使金屬板材發生塑性變形的工藝方法。

2.可以通過調整激光加工工藝參數來控制熱作用區域內變形的程度，從而控制薄板變形的大小和方向，最終實現無模成形。由於板材激光彎曲成形是一種無外力成形，因此成形中只需根據板材的形狀尺寸及成形工件的變形要求進行簡單的固定即可。由於板材激光彎曲成形對激光束的模式無特定的要求，因此成形在常規的切割、焊接等激光加工機上即可進行。板材激光彎曲成形的過程很簡單，但是影響激光成形的因素很多，不同的掃描軌跡和工藝參數組合能夠產生不同的成形效果和不同程度的變形量，工藝參數的選擇依賴於所要求的形狀和板材的幾何尺寸及材料的性能等。激光快速成型（Laser Rapid Prototyping：LRP）是將CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驅動和新材料等先進技術集成的一種全新製造技術。與傳統製造方法相比具有：原型的復制性、互換性高；製造工藝與製造原型的幾何形狀無關；加工周期短、成本低，一般製造費用降低50%，加工周期縮短70%以上；高度技術集成，實現設計製造一體化。

H. 激光熔覆技術粉末預置法有哪幾種

激光熔覆技術是指以不同的填料方式在被塗覆基體表面上放置選擇的塗層材料，經激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，並快速凝固後形成稀釋度極低並與基體材料成冶金結合的表面塗層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、 抗氧化及電器特性等的工藝方法。
激光熔覆，按送粉工藝的不同可分為兩類：粉末預置法和同步送粉法。兩種方法效果相似，同步送粉法具有易實現自動化控制，激光能量吸收率高，無內部氣孔，尤其熔覆金屬陶瓷，可以顯著提高熔覆層的抗開裂性能，使硬質陶瓷相可以在熔覆層內均勻分布等優點。