高速激光熔覆技術

近兩年高速激光熔覆技術得到了我國激光行業及金屬表面加工業的高度關注。以西安中科中美激光科技有限公司作為代表型企業，高速激光熔覆技術在我國發展迅速。企業基于國內激光產業發展現狀，歷經2年自主研發，先后在國內首家推出了2000W，4000W，6000W等系列高速熔覆激光器及整套裝備，擁有完全自主知識產權，為我國高速激光熔覆產業的發展，提供了強大的裝備和技術支持。

高速激光熔覆之所以受到廣泛重視，主要原因在于：和常規激光熔覆相比，高速激光熔覆具有加工效率高，加工精度高、后續加工成本低，對工件的熱輸入量很小，可減少工件變形等等優勢。下面給出二者之詳細比較：

高速激光熔覆優點

1、線速度可達100m／min，大大提高了熔覆效率。直徑70合金鋼基體，熔覆馬氏體不銹鋼材料，涂層厚度0.5mm，搭接70％情況下，熔覆效率可達1.2㎡／h，整體加工效率為常規熔覆的3－4倍。

2、熔覆層平整，可直接磨拋加工，不需車削工序，從而大大節省材料與加工成本。

3、可進行薄涂層熔覆（0.2mm－0.3mm），又可進行中、厚涂層熔覆（0.3－1.5），薄、厚兼顧，特殊情況下，亦可進行多層熔覆。

4、高速熔覆對工件的熱輸入小，工件熱變形小，可用于加工薄壁件、小型件。

5、稀釋率可控制＜3％。

6、激光功率密度大，可以熔覆高熔點粉末材料。

7、可實現銅、鋁、鈦等有色金屬材料實現表面強化（見下面詳細分析）。

8、高速熔覆打破了常規熔覆的許多應用限制，應用領域廣，且是目前代替電鍍的唯一可行辦法。

高速激光熔覆的缺點

1、目前高速熔覆的粉末利用率約在70％左右，比常規激光熔覆略低，還需進一步通過技術手段提高。

2、高速激光熔覆為了追求較高的表面質量從而節省材料、降低加工成本普遍采用20－53um的細球形粉末，常規激光熔覆普遍采用50－150um的粗粉。細粉成本略高于粗粉。

3、高速激光熔覆屬于新技術，工藝比常規熔覆略復雜。

兩者共通點

1、熔覆材料共通。常規激光熔覆可熔覆的材料，高速激光熔覆均可熔；部分常規激光熔覆不能熔覆的材料，如高熔點材料，高速激光熔覆可熔。

2、都為冶金結合。但高速熔覆的涂層效果類似熱噴涂，表面平整。常規熔覆起伏較大。

3、工藝路線共通。常規激光熔覆工藝調整的關鍵點同樣是高速激光熔覆工藝調整的關鍵點。

4、應用領域一致。即常規激光熔覆可應用的領域高速激光熔覆均可應用，且常規激光熔覆部分無法應用的領域高速激光熔覆亦可以應用。通俗講就是常規激光熔覆能干的活高速激光熔覆可以干，常規激光熔覆不能干的活高速激光熔覆也可能可以干。

為什么高速激光熔覆可以在銅、鋁等有色金屬上熔覆：

銅、鋁表面強化一直是行業迫切需求，但工藝難度大。目前在非冶金結合情況下可采用噴涂與電鍍工藝路線；冶金結合情況下目前常規激光熔覆可采用YAG激光熔覆路線，但YAG工藝路線存在效率低下；其它二氧化碳、半導體、半導體光纖耦合等常規激光熔覆路線部分學校、企業做了大量研究，但最終結果均不理想，主要原因是由于：銅、鋁難以熔覆的原因在于導熱快，基體不易形成熔池。

高速激光熔覆的功率密度是常規激光熔覆的5－10倍，且一部分光直接作用于基體，可以在銅、鋁基體上形成熔池，這是高速激光熔覆可以實現銅、鋁上熔覆的最主要原因。