为了避免激光熔覆时熔覆层边界处产生过烧和塌陷等缺陷, 基于热传导理论分析了基体不同位置的散热差异, 采用数值计算方法分析扫描路径对温度场的影响, 在激光功率1000W、扫描速率5mm/s、送粉量9.15g/min、扫描间距1.5mm、基体尺寸40mm×30mm×7mm时, 同向熔覆和异侧熔覆比反向熔覆和同侧熔覆边界熔池温度分别降低约300℃和500℃, 预测了反向熔覆和同侧熔覆的过烧和塌陷区域并进行了实验验证。结果表明, 扫描路径对边界过烧和塌陷的影响很大, 同向熔覆和异侧熔覆可以在保证高加工效率、材料利用率以及合理工艺参量的同时提高边界熔覆质量; 异侧熔覆可以更好地平衡热量累积与散热间的关系, 使熔覆层边界晶粒细密、内部组织分布均匀、性能更加优良。此项研究对提高激光熔覆层质量是有帮助的。
激光技术 扫描路径选择 热传导 熔覆质量预测 laser technique scanning path selection heat conduction cladding quality prediction
大连理工大学机械工程学院, 辽宁 大连 116024
为了探究倾斜基体激光熔覆中基体表面能量的分布规律, 利用米氏散射理论法建立了倾斜基体表面上的激光功率密度分布的数学模型, 以及激光功率密度峰值和峰值偏移量的数学模型。结果表明, 随着倾斜角度的增加, 激光功率密度会逐渐减小, 并且减小幅度逐渐增大; 激光功率密度峰值会发生偏移, 偏移量也随着倾斜角度的增加而增加, 且幅度逐渐增大。用试验对模拟结果进行验证, 获得的规律是一致的。
激光熔覆 倾斜基体 激光功率密度分布 米氏散射理论 laser cladding incline substrate effective laser power density distribution Mie scattering theory
1 大连理工大学 可持续设计与制造研究所, 大连 116024
2 大连理工大学 材料科学与工程学院, 大连 116024
为了探究z轴单层行程Δz与单层熔覆层高度的匹配对激光熔覆成形的影响,采用了在不同的z轴单层行程Δz的情况下进行激光熔覆成形试验的方法,通过理论分析和实验验证,得到了不同z轴单层行程Δz与单层熔覆层高度以及离焦量的关系曲线.结果表明,z轴单层行程Δz存在一个以第2层熔覆层高度为基准的最佳的取值范围,在此范围内,熔覆过程能够通过自身存在的反馈调节达到z轴单层行程Δz与单层熔覆层高度相等的稳定成形状态.该研究给出z轴单层行程Δz选取时的推荐值为0.5d2≤Δz≤0.6d2.
激光技术 激光熔覆成形 z轴单层行程 单层熔覆层高度 反馈调节 laser technique laser cladding forming z-axis single increment height of single cladding layer feedback regulation
