Page 147 - 零件加工技术与智能化发展

第三章 不锈钢加工技术

熔化得越少，稀释率越小。光斑直径决定熔池宽度，其尺寸大致相当。Gao 等的
研究表明，当激光扫描速度增加时，熔池的温度与熔覆层的宽度和高度都相应减
小。此外，当激光功率增加时，熔池的熔宽和温度随之增加，而熔覆层高度趋于

稳定。苏杭等在 304 不锈钢基板上熔覆 Ni60A 自熔性合金粉末，并测量了样品
的变形及残余应力，通过改变激光功率和扫描速度研究了工艺参数对激光熔覆不
锈钢薄板变形及残余应力的影响。结果表明，激光熔覆过后，基体板材发生垂直
于熔覆方向的正向弯曲变形。熔覆层中残余应力分布：与扫描方向平行为拉应力，

与扫描方向垂直为压应力；基板底部残余应力分布：与扫描方向平行为压应力，
与扫描方向垂直为拉应力。并且增加激光功率，基材的弯曲角度与熔覆层和基板
底部的平均残余应力随之增加。当激光功率为 1300W 时，基材弯曲角度与平均

残余应力最大。当扫描速度提高时，基材的弯曲角度先减小再增大，熔覆层和基
材底部的残余应力先降低后升高，当扫描速度为 70mm/min 时，弯曲角度与残余
应力皆为最小值。
Zhang 等用 CO 2 激光器在 AISI316L 奥氏体不锈钢上熔覆 Colmonoy6 镍基合
金粉末。发现，为防止激光熔覆过程中出现裂纹必须进行预热，合适的预热温度

为 450℃。还研究了激光功率、扫描速度、离焦量和送粉速度对熔高、熔宽、熔
深和稀释率的影响。结果表明，熔覆层高度和宽度随着离焦量的增加而增加，但
熔深和稀释率会降低；随着激光功率的增加，熔高、熔宽、熔深和稀释率随之增

加；随着扫描速度的提高，熔高和熔宽逐渐减小，但熔深和稀释率逐渐增加；随
着粉末进给速度的增加，熔高和熔宽增加，但熔深和稀释率降低。
3. 其他影响因素
在激光熔覆的过程中，由于激光的加热作用，熔覆粉末和基体材料会经历一
个高温热过程，在这个过程中熔覆材料极易被氧化，使熔覆层形成气孔等缺陷，

降低熔覆层的质量。所以在熔覆过程中采取防止熔池金属氧化的气体保护措施是
十分必要的，尤其是熔覆材料为非自熔性合金的情况下。激光熔覆常用保护气体
有氩气、氦气等惰性气体，其中以氩气作为保护气最为广泛。同样，在激光熔覆

的快速加热与快速冷却中，熔覆层的大部分散热是依靠与基体间的热传导进行的，
这使熔覆层与基体间有了较大的温度梯度，导致熔覆层中产生残余应力，从而使
熔覆层产生裂纹等缺陷。而熔覆前对基体材料进行预热，熔覆后进行热处理，能
在很大程度上降低残余应力，减少熔覆层的裂纹倾向。还有学者使用电磁场对激

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