激光熔覆,也稱為激光金屬沉積,是一種將一種材料添加到另一種材料表面的技術。激光熔覆涉及將金屬粉末或金屬絲流送入熔池,該熔池由激光束在掃描目標表面時產生,從而沉積所選材料的涂層。激光熔覆技術使材料能夠準確、有選擇地沉積,并以少的熱量輸入下層基板。激光熔覆工藝可以改善零件表面的性能,包括更好的耐磨性,以及修復受損或磨損的表面。在基材和層之間建立這種機械結合是可用的精確的焊接工藝之一。

激光熔覆它是如何工作的?可以使用金屬絲(包括熱絲或冷絲)或粉末原料進行激光熔覆。激光在工件表面形成熔池,同時向其中添加線材或粉末。盡管激光作為熱源的功率很高,但曝光時間很短,這意味著凝固和冷卻時間很快。結果是冶金結合層比熱噴涂更堅韌,對健康的危害也比鍍硬鉻工藝低。能夠混合兩種或多種粉末并分別控制兩者的進料速率意味著這是一種靈活的工藝,可用于制造異質組件或功能梯度材料。此外,由于熔池中的局部融合和混合,激光熔覆允許在微觀結構水平上設計材料梯度,這意味著可以針對特定應用中的功能性能定制熔覆材料。激光熔覆和激光熔覆技術有很多變化。本文中的描述將主要關注傳統(和主流)激光熔覆。但是,該技術有更新和更先進的變體,包括超高速激光應用在 EHLA 工藝中,粉末被送入 基板上方 的聚焦激光束線。這確保了沉積材料在與基板接觸之前已經熔化,在基板上仍然形成非常淺的熔池,允許沉積材料冷卻并與下面的材料接觸固化,從而減少到達基板的熱量。下面的組分和稀釋和熱效應的深度。這種小稀釋形成了生產更薄涂層(20-300μm)的能力,從而在 5-10μm 內實現所需的化學反應。

與傳統的涂層工藝相比,激光熔覆具有幾個優點。激光熔覆的優點包括提供更高質量的涂層材料(包括高粘合強度和完整性),幾乎沒有變形和稀釋,以及增強的表面質量。這些優勢包括:能夠在需要的地方準確放置定制的性能增強材料;可與多種材料一起使用,包括定制合金或金屬基復合材料 (MMC) 設計的基材和層;沉積物中很少或沒有孔隙度(>99.9% 密度);相對較低的熱輸入導致狹窄的熱影響區(EHLA 低至 10μm);基材中的小變形減少了對校正加工的需求;易于自動化并集成到 CNC 和 CAD/CAM 生產環境中;減少生產時間;通過激光功率調制改進熱控制;生產功能分級零件的能力;精確的沉積速率,取決于設備和應用特性;良好的機械性能;適用于磨損零件的修復等。雖然激光熔覆有很多優點,但該技術也有一些缺點,包括:資本設備的昂貴設置成本;大型設備意味著它通常不是便攜式的,盡管確實存在便攜式現場解決方案。高構建速率會導致開裂(盡管對于某些材料,這可以通過額外的熱控制措施來消除,例如預熱和沉積后冷卻控制)。