實現高(gāo)平整度激光(guāng)熔覆塗層，選擇圓光(guāng)斑or矩形光(guāng)斑

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激光(guāng)熔覆是利用(yòng)高(gāo)能激光(guāng)将金屬粉末和(hé)金屬基體表面同時(shí)熔化(huà)并快(kuài)速冷(lěng)卻凝固，從而在金屬基體表面形成一種合金塗層。高(gāo)平該塗層與基體表面爲冶金結合，整度具有很好的(de)激光(guāng)r矩防腐、耐磨、熔覆耐高(gāo)溫特性。塗層 絕大(dà)多(duō)數工業用(yòng)戶在激光(guāng)熔覆時(shí)，選擇形光(guāng)都希望熔覆塗層的(de)圓光(guāng)表面有較高(gāo)的(de)平整度。表面越平整，斑o斑後續磨抛加工量越少，實現越節省金屬粉末，高(gāo)平生産成本就越低。整度實際工作中，激光(guāng)r矩激光(guāng)熔覆塗層是熔覆由多(duō)道熔覆疊加而成的(de)，激光(guāng)熔覆塗層平整度主要受單道熔覆的(de)塗層平整度、單道熔覆的(de)厚度以及相鄰兩道熔覆之間的(de)搭接率三個(gè)因素影(yǐng)響。 由于液态金屬的(de)表面張力和(hé)潤濕性的(de)共同作用(yòng)，當單道熔覆寬度較小時(shí)(使用(yòng)3mm-5mm的(de)圓光(guāng)斑 )，熔道表面是凸面而不是平面;當單道熔覆寬度較大(dà)時(shí)(使用(yòng)10mm-30mm的(de)矩形光(guāng)斑)，由于送粉均勻性和(hé)光(guāng)斑強度均勻性等因素的(de)影(yǐng)響，單道熔覆層也(yě)不是一個(gè)理(lǐ)想的(de)平面。 激光(guāng)熔覆時(shí)，相鄰熔道必須有一定的(de)重疊量,也(yě)就是說相鄰熔道存在搭接，如圖1所示。圖中，W爲單道熔覆寬度，D爲搭接寬度。D與W的(de)比值

R=D/W×

稱爲搭接率，R表示相鄰熔覆道間的(de)搭接程度。圖1 中d被稱爲步進，也(yě)就是每熔覆一道前進的(de)距離。如果使用(yòng)步進d，搭接率可(kě)表示

R=(W-d)/W×

從上式可(kě)以看出，步距越小，搭接率越大(dà)，也(yě)就是相鄰熔道的(de)重疊量越大(dà)。

圖1 熔道搭接示意圖 若使用(yòng)矩形光(guāng)斑，搭接率一般小于50%，搭接率太大(dà)會影(yǐng)響熔覆效率。如果搭接率爲50%，理(lǐ)論上可(kě)以避免塗層的(de)搭接起伏。如果搭接率小于50%，相鄰熔道之間搭接肯定會引起塗層厚度的(de)波動。假設激光(guāng)熔覆單道熔覆層厚度爲1mm，那麽塗層薄處厚度爲1mm，厚處理(lǐ)論上約爲2mm(實際會小一些)，因此長(cháng)矩形光(guāng)斑理(lǐ)論上無法實現熔覆塗層較高(gāo)的(de)平整度。 要實現較高(gāo)的(de)平整度，必須采用(yòng)3-5mm的(de)圓光(guāng)斑。使用(yòng)3-5mm圓光(guāng)斑制備熔覆塗層，其過程與矩形光(guāng)斑的(de)工作原理(lǐ)截然不同。矩形光(guāng)斑是通(tōng)過單層(多(duō)2層)達到需要的(de)熔覆厚度，而3-5mm圓光(guāng)斑的(de)熔覆厚度是通(tōng)過多(duō)層疊加實現的(de)。假設熔覆光(guāng)斑爲5mm，步進爲1mm(搭接率爲80%)，假設終塗層的(de)厚度爲1mm，這(zhè)個(gè)1mm的(de)塗層實際上是由5層厚度爲0.2毫米熔道疊加而成的(de)。這(zhè)是小圓光(guāng)斑激光(guāng)熔覆與矩形光(guāng)斑激光(guāng)熔覆的(de)重大(dà)差别。通(tōng)過3-5mm圓光(guāng)斑激光(guāng)熔覆可(kě)以實現較高(gāo)的(de)平整度(10微米以下(xià))。圖2爲中科中美(měi)3-5mm圓光(guāng)斑高(gāo)速激光(guāng)熔覆塗層平整度的(de)檢測結果，平整度達到Ra5-6um。

圖2 高(gāo)速激光(guāng)熔覆層平整度檢測 通(tōng)過以上分(fēn)析可(kě)以得(de)出如下(xià)結論：熔覆光(guāng)斑形狀尺寸決定著(zhe)熔覆塗層的(de)制備過程。3-5mm圓光(guāng)斑的(de)熔覆過程搭接率較高(gāo)，通(tōng)過多(duō)層熔覆層疊加達到需要的(de)熔覆厚度，這(zhè)是實現較高(gāo)平整度塗層的(de)方式。

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