超高速激光熔覆技術(shù)在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2020-09-09 10:11:11 瀏覽次數(shù)：次

激光在各行各業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了全覆蓋的水平，它可以說(shuō)是自發(fā)明以來(lái)對(duì)人類及社會(huì)最深遠(yuǎn)的重大科技成果之一，就連早期的文學(xué)作品中都有對(duì)它使用方式的設(shè)想描寫，好比星球大戰(zhàn)電影系列中使用的“光劍”，就是激光的一種使用方式。

在工業(yè)制造領(lǐng)域，由于其具有非常好的方向性、光亮度、單色性等特有的光學(xué)性能，它得到了非常廣泛地使用。使用激光對(duì)物質(zhì)的加工，原理就是用高密度的能量束對(duì)其進(jìn)行快速、局部地加工處理，使其能夠達(dá)到目標(biāo)所需要的性能。

在目前工業(yè)領(lǐng)域中，運(yùn)用最廣泛的就是激光表面改性技術(shù)，激光熔覆技術(shù)就是激光表面改性技術(shù)之一。激光表面熔覆技術(shù)就是通過(guò)在基體材料的表面添加一層覆蓋材料，再用激光這個(gè)高密度的能量束對(duì)其表面進(jìn)行加熱，使基體材料的表面和覆蓋材料一起融化混合，因?yàn)椴牧献陨碛袩醾鲗?dǎo)的作用，被加熱融化后的材料表面迅速冷卻，溫度降低，然后快速凝固，形成一層與基底材料相結(jié)合的覆蓋層。

這個(gè)新生成的覆蓋層能夠顯著改善甚至再造基體材料，使其能夠達(dá)到耐磨損、耐熱、耐腐蝕、抗氧化及其他目標(biāo)特性。激光熔覆作為一種激光表面改性技術(shù)，主要用于改善和提高材料的表面性能以及零件的表面修復(fù)。它有幾種不同的填料方式，其中比較常見(jiàn)的是預(yù)置式和同步送料法。優(yōu)點(diǎn)就是涂層與基體材料結(jié)合緊密，熔覆結(jié)構(gòu)致密緊實(shí)。預(yù)置式激光熔覆機(jī) 其是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式較為常用。預(yù)置式激光熔覆機(jī)的主要工藝流程為：基材熔覆表面預(yù)處理---預(yù)置熔覆材料---預(yù)熱---激光熔化---后熱處理。同步送料法機(jī) 同步送料法機(jī)則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時(shí)完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進(jìn)行同步送料。同步送料法的主要工藝流程為：基材熔覆表面預(yù)處理---送料激光熔化---后熱處理。按工藝流程，與激光熔覆機(jī)相關(guān)的工藝主要是基材表面預(yù)處理方法、熔覆材料的供料方法、預(yù)熱和后熱處理。

激光熔覆機(jī)的設(shè)備組成是由激光器、冷卻機(jī)組、送粉機(jī)構(gòu)、加工工作臺(tái)等幾個(gè)主要功能部件組成的。而目前應(yīng)用廣泛的有CO2激光器，固體激光器。CO2激光熔覆機(jī)是應(yīng)用較廣、種類較多的一種激光器，在汽車業(yè)、鋼鐵工業(yè)、造船業(yè)、航空業(yè)、電機(jī)業(yè)、機(jī)械工業(yè)、冶金工業(yè)、金屬加工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。占全球激光器銷售額的百分之四十，而美洲特別是北美地區(qū)，更是高達(dá)百分之七十。激光熔覆機(jī)有效率高、光束質(zhì)量高、功率高等特點(diǎn)。效率高，光電轉(zhuǎn)換率可達(dá)30%以上，比其它加工用激光器的效率高得多。

目前，金密激光融合工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，也研發(fā)出一款極高的激光熔覆機(jī)——機(jī)器人激光熔覆機(jī)。
這臺(tái)機(jī)器人激光熔覆設(shè)備可以用不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了對(duì)材料表面特定性能的要求。

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超高速激光熔覆技術(shù)在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用

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