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曲轴激光熔覆技术特点

（1）冷却速度快（高达106K/s），属于快速凝固过程，容易得到细晶***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）热输入和变型小，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）熔深浅，对零件内部***影响小。

（5）熔覆材料选择范围广，通过选择不同的熔覆材料从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热及电气特性。

（6）熔覆层的厚度范围大，单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm。

当今国内外对激光熔覆的研究大致从以下几个角度出发：一是激光熔覆的机理研究；二是激光熔覆工艺及其***性能的研究；三是激光熔覆的应用研究。现对激光熔覆的各方面研究发展状况作以介绍，并指出其存在的主要问题及其今后的发展方向。

激光熔覆工艺及其***性能的研究

激光熔覆工艺方法有两种类型：

1.一步法（同步法）该方法为在激光束辐照工件的同时向激光作用区送熔覆材料的工艺，它又有两种方法。

①同步送粉法：使用喷射送粉装置将单种或混合粉末送入熔池，控制粉末送入量和激光扫描速度即可调整熔覆层的厚度。由于松散的粉末对激光的吸收率大，热效率较高，可获得比其他方法更厚的熔覆层，容易实现自动化。国外实际生产中采用较多。

②同步送丝法：此法工艺原理虽与同步送粉法相同，但熔覆材料是预先加工成丝材或使用填充丝材。此法便利且不浪费材料，更易保证熔覆层的成分均匀性，尤其是当熔覆层是复合材料时，不会因粉末比重或粒度大小的不同而影响覆层质量，且通过对丝材进行预热的精细处理可提高熔覆速率；但是丝材表面光滑，对激光的反射较强，激光利用率相时较低。此外，线材制造过程较复杂，且品种规格少。

2.二步法（预置法）该法是在激光熔覆处理前，先将熔覆材料置于工作表面，然后采用激光将其熔化，冷凝后形成熔覆层。预置熔覆材料的方式包括：

①预置涂覆层：通常是应用手工涂敷，为经济、方便，它是用粘结剂将熔覆用粉末调成糊状置于工件表面，干燥后再进行激光熔覆处理。此法生产效率低，熔覆厚度不一致，不宜用于大批量生产。

②预置片：将熔覆材料的粉末加入少量粘结剂模压成片，置于工件需熔覆部位，再进行激光处理。此法粉末利用率高，且质量稳定，适宜于一些深孔零件，如小口径阀体，采用此法处理能获得高质量涂层。

激光熔覆加工

激光熔覆也叫激光堆焊，采用高能量激光作为热源，以金属合金粉末作为焊材，通过激光与合金粉末同步作用于金属表面实现快速熔凝，形成致密、均匀、稀释率低、厚度可控的冶金结合的合金层，是一种可以显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热及电气特性等性能的表面改性方法。

激光熔覆层的材料和硬度可根据需要进行灵活调整，不同的涂层材料可获得不同的表面性能。常见的熔覆层材料：铁基、镍基和钴基三类合金。

在石化工业中对关键部件表面熔覆超耐磨抗蚀合金，可以在零部件表面不变形的情况下大大提高使用寿命；对模具表面进行激光熔覆处理，不仅能提高模具强度，还可以降低2/3的制造成本，缩短4/5的制造周期。对于曲轴的修复，若采用等离子喷涂修复，涂层和基体的结合强度不够，回装后，可能影响设备的安全运行。而采用表面堆焊的方法修复，很难保证修复层的耐磨性和基体不产生裂纹。鉴于这些情况，激光熔覆技术成为修复方案的首要选择。