Page 146 - 零件加工技术与智能化发展

Part Machining Technology and Intelligent Development
零件加工技术与智能化发展

得大面积的预置涂层，同时涂层不受污染、厚度均匀，且与基体材料结合紧密，
在熔覆过程中不易脱落，但热喷涂法的材料利用率不高。黏结法是将粉末与黏结
剂调和后涂在需要熔覆的基材上。黏结法虽然比热喷涂法方便易用，但在激光的

照射下黏结剂的气化与分解容易使熔覆层产生气孔等缺陷。除以上两种方法外，
还有直接放置法，就是将熔覆材料直接置于基体上进行熔覆，此法一般在实验室
中不使用保护气的情况下使用。Zheng 等通过激光熔覆技术在 434L 不锈钢基体
对预置的三层镍包氧化钇稳定氧化锆（YSZ ＠ Ni）纳米颗粒进行激光烧结，并

通过理论模拟探讨了不同元素之间的键合和扩散机理。结果表明，YSZ ＠ Ni 复
合涂层的形貌由包覆层、中间层和基体层 3 部分组成。在包覆层中，Cr 原子的
数量增加，Ni 原子在基体层中大量扩散，从而使原来的 YSZ ＠ Ni 核 - 壳纳米颗

粒转变为 Cr 晶体包覆的 YSZ（Yttria-stabilized zirconia）陶瓷晶体。
（2）同步送粉式激光熔覆
同步送粉式激光熔覆技术是将熔覆粉末在保护气体的载送下直接送入激光光
束中，使熔覆粉末的送入与熔覆同时完成。由于其自身的特殊设计，使得同步送
粉式激光熔覆技术具有激光能量利用率高、易于实现自动化控制、灵活性高等优

点，从而导致现今大部分激光熔覆研究都使用此种粉末进给方式。并且，对于同
步送粉式激光熔覆，保护气流量、熔覆粉末的粒径、粉末进给速度等都对熔覆层
的成形有极其重要的影响。Gao 等基于 ANSYS 软件建立了同轴送粉三维数值单

道熔覆过程模型，在此模型的基础上模拟同轴送粉激光熔覆过程的瞬态温度场及
熔覆层的几何形状，同时还分析了激光功率与扫描速度对熔覆层几何形状和温度
分布的影响，并且在不锈钢基体上进行了试验验证。还有学者通过三维数值模拟
对同轴送粉的气体动力学、粉末传输、激光加热及熔融金属液滴与基体的热过程
进行了分析。所以，对粉末流场、激光熔覆熔池流动等不易观察到的试验情况还

需更多的使用数值模拟方式进行研究。
2. 加工工艺参数
在激光熔覆技术中加工工艺参数通常是指激光功率、光斑直径、扫描速度、

送粉速度、预热温度、多道搭接率等。工艺参数对熔覆层质量的影响主要体现在
稀释率与熔池流动情况两个方面，通常情况下激光功率越大，稀释率越大。因为
激光功率增大时，合金粉末的熔化时间会缩短，提升与基体材料的作用时间。扫
描速度越大，稀释率越小。送粉速率越大，粉末熔化需要的能量越大，基体材料

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