激光熔覆工艺参数的核心在于能量控制与材料交互的平衡,主要涉及以下关键要素:
1.能量输入
激光功率与光斑形态共同决定能量密度。功率直接影响熔池深度和材料熔化程度,而光斑形状(如圆形或矩形)和尺寸则调控能量分布,影响熔覆层的宽度和表面质量。
2.动态过程
熔覆速度决定了材料受热时间与冷却速率,过快可能导致未熔合,过慢则增加热变形风险。送粉速度需与激光能量匹配,确保粉末充分熔化并形成均匀熔覆层。
3.空间关系
离焦量和加工距离影响光束聚焦效果与粉末传输效率,需保持适当距离以避免光路干扰或粉末分散。搭接率则通过重叠区域的控制优化表面平整度,但过高的搭接可能引发组织不均匀。
4.辅助控制
保护气体用于隔离氧化环境,气压需稳定以形成有效气幕。预热与后处理可调节热应力分布,降低裂纹倾向。
参数间存在复杂耦合效应,例如高功率配合适当速度可减少气孔,而光斑尺寸与速度的匹配直接影响稀释率。现代工艺常通过比能量(单位面积能量输入)等综合指标优化参数组合,同时借助仿真技术预测熔覆层性能。
该技术广泛应用于高端制造领域,通过表面强化实现材料性能升级,兼具高效修复与绿色制造特性。