光纤激光器如何改进熔覆及增材制造

　　众所周知，熔覆可以改善金属零件的抗磨损和抗腐蚀性。虽然传统的电弧焊和基于激光的方法是经济上可行的工艺，并能带来不错的性能，但在熔覆过程中仍然有可能形成碳化物晶粒，从而会影响熔覆层的机械强度和寿命。本文介绍了一种新的自动化的激光工艺，能避免碳化物晶粒的形成，并探讨了新一代光纤激光器如何让该工艺不受背反射的影响。

　　传统激光熔覆的特点

　　简单地说，熔覆材料以粉末或丝状的形式被引入到零部件的表面，随后用激光器来选择性地将这种材料和基材溶化到非常小的深度，以融合这两种材料。

　　相比电弧焊和热喷涂方法，激光熔覆具有几个优势。具体来说，对热量进行精准而有限的应用，可以将零部件的热变形控制在小比例甚至不会产生热变形，从而免去了后续处理中再加工的需要。同时，激光熔覆也会让沉积材料和基体材料产生很少的混合（稀释），在熔覆层和基材之间产生牢固的冶金结合。

　　然而，几位研究人员注意到，有时候在激光熔覆过程中发生的材料快速冷却，会产生结合缺陷，并在熔覆层中产生一些孔隙，从而导致晶粒或其他异质显微结构的形成。这些结构的特殊性质高度依赖于**的激光工艺参数与采用的熔覆材料，他们还观察到裂缝、孔隙和各种柱状和带状晶粒结构的存在。每一个这样的结构都会影响熔覆层的寿命和有效性。例如，熔覆层裂纹会为腐蚀提供温床，甚至可能会贯通熔覆层直至基体。晶粒或其他微观结构会影响熔覆层的机械性能，并且已经被证明在某些情况下会降低熔覆层的抗拉强度

　　优化熔覆工艺

　　对各种工艺参数的影响进行了研究，如激光功率、激光光束扫描速度、送料速度和熔覆材料的**配方。通过适当地控制这些因素，可以将不良的熔覆微观结构的形成降至甚至避免这些瑕疵。具体地说，可以通过以下方法来创建高性能的熔覆系统，包括**地模拟熔覆过程、优化熔覆材料，并在之后仔细控制熔覆工艺流程以重现计算结果。