激光器及其相關(guān)參數(shù)對(duì)激光熔覆質(zhì)量的影響文璋501122畢業(yè)論文-資料下載頁(yè)
2025-06-23 05:27本頁(yè)面
【正文】 得的激光能量降低。因此熔覆層和基材在相同的掃描距離下所獲得的總能量降低，熔化的金屬總量減少，從而稀釋率的減低也不難理解了。 激光光斑直徑對(duì)激光熔覆質(zhì)量的影響 根據(jù)激光的產(chǎn)生理論，不同的激光器以及不同的輸出功率都會(huì)產(chǎn)生不同形狀的光斑。光斑的形狀差異將直接決定所獲得的熔覆層形貌、性能及其內(nèi)部力學(xué)特性。我們所期望的理想光斑是在掃描過(guò)程中能保證熔覆合金層與基體能受到均勻輻照，從而確保熔覆層深度一致。將從激光器中出射的光通過(guò)簡(jiǎn)單的光學(xué)發(fā)散匯聚變換系統(tǒng)，使最終出射的光束調(diào)制成功率密度分布均勻的條狀或者帶狀，達(dá)到同時(shí)輸給工件相同能量的目的。因此，考慮激光光斑的尺寸作用，其實(shí)質(zhì)就是考慮離焦量的作用。離焦量的大小對(duì)熔覆層深寬度的影響效果是十分明顯的。當(dāng)激光器出射的光束經(jīng)過(guò)離焦變換后，光斑變寬，但是與此同時(shí)，光斑的單位面積功率密度降低。在正離焦(出射光束的焦平面位于待熔覆工件上方)的情況下，熔覆層的寬度會(huì)隨著離焦量的增大而明顯加寬，然而高度的降低卻不十分明顯；在負(fù)離焦（出射光束的焦平面位于待熔覆工件下方）的情況下，熔覆層的高度會(huì)隨著離焦量的增大而明顯降低，然而寬度的變化卻不十分明顯。 激光輸出功率、掃描速度、光斑直徑對(duì)激光熔覆的共同作用 在我們的實(shí)際操作中，討論激光器及其相應(yīng)參數(shù)對(duì)熔覆層的影響作用，也即是討論激光輸出功率，光斑直徑，激光掃描速度的共同作用。這里，我們引入比能量的概念，將激光輸出功率，掃描速度，光斑直徑等因素綜合起來(lái)考慮，來(lái)考察這些因素的綜合作用對(duì)稀釋率的影響，從而判斷對(duì)激光熔覆質(zhì)量的影響。 比能量的概念定義如下：比能量=激光功率/（光斑直徑*掃描速度） 依照比能量的定義，我們不難看出，這個(gè)量實(shí)際就是表示單位面積的能量大小。反應(yīng)到激光熔覆過(guò)程中，也即表示單位熔覆層面積內(nèi)所接受的激光光能量的大小。研究表明，比能量的減低對(duì)降低稀釋率有利。所以，在熔覆中當(dāng)激光輸出功率、掃描速度保持一定得情況下，熔覆層稀釋率將會(huì)隨激光光斑直徑的增大而減??；當(dāng)掃描速度、激光光斑直徑一定的情況下，熔覆層稀釋率將會(huì)隨激光輸出功率的增大而增大。據(jù)此，只有把激光熔覆比能量控制在一定得范圍內(nèi)，才可以獲得優(yōu)良的涂覆層。本文針對(duì)激光器輸出功率、激光掃描速度、光斑直徑對(duì)激光熔覆質(zhì)量的影響進(jìn)行了基礎(chǔ)性研究，并結(jié)合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及其數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，得出了如下結(jié)論：1. 激光器輸出功率直接對(duì)熔覆過(guò)程中的熔池溫度、硬化層尺寸、稀釋率產(chǎn)生影響，從而最終改變?nèi)鄹矊拥谋砻嫘蚊才c熔覆質(zhì)量。激光輸出功率的大小與熔池溫度成近似的線性關(guān)系；激光器輸出功率的增加，將引起硬化層的深度的增加，當(dāng)達(dá)到極限深度時(shí)，硬化層深度變化不再明顯，激光輸出功率的增加，將引起硬化層寬度的變寬；激光輸出功率的增大，將引起稀釋率的增大。激光輸出功率對(duì)熔覆層的影響反映到熔覆層外觀形貌上即激光輸出功率過(guò)低會(huì)產(chǎn)生熔覆層不連續(xù)，呈現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，表面不平的現(xiàn)象；激光輸出功率過(guò)高會(huì)產(chǎn)生試件過(guò)燒，有氣孔，表面折皺的現(xiàn)象。2. 激光掃描速度直接對(duì)熔覆過(guò)程中的熔池溫度、硬化層尺寸、稀釋率產(chǎn)生影響，從而最終改變?nèi)鄹矊拥谋砻嫘蚊才c熔覆質(zhì)量。激光掃描速度的增快將引起熔池表面溫度的隨之降低，反之激光掃描速度的減慢將引起熔池表面溫度的隨之升高；激光掃描速度的增加，使得硬化層的深度及寬度逐漸減少；激光掃描速度的增快，熔池中稀釋率減少，直至到達(dá)極限速度時(shí)，稀釋率降為零。激光掃描速度對(duì)熔覆層的影響反映到熔覆層外觀形貌上即當(dāng)激光掃描速度過(guò)快時(shí)，主要缺陷為熔覆層不連續(xù)，表現(xiàn)為出現(xiàn)斷續(xù)的淚滴狀，有空洞；當(dāng)激光掃描速度過(guò)慢時(shí)，熔覆層主要出現(xiàn)的是有氣孔、晶粒粗大、魚鱗紋明顯、工件過(guò)熱甚至過(guò)燒、激光處理后期不連續(xù)等現(xiàn)象。3. 激光光斑的尺寸對(duì)激光熔覆質(zhì)量的作用其實(shí)質(zhì)就是離焦量的作用。在正離焦的情況下，熔覆層的寬度會(huì)隨著離焦量的增大而明顯加寬，然而高度的降低不十分明顯；在負(fù)離焦的情況下，熔覆層的高度會(huì)隨著離焦量的增大而明顯降低，然而寬度的變化卻不十分明顯。4. 激光輸出功率、掃描速度、光斑直徑對(duì)激光熔覆的共同作用用比能量體現(xiàn)。比能量的減低對(duì)降低稀釋率有利。實(shí)際操作中，應(yīng)該把比能量控制在一定得范圍內(nèi)，才能獲得優(yōu)良的涂覆層。參考文獻(xiàn)[1]酈振聲，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，.[2]劉勇，田保紅，[M].北京：科學(xué)出版社，2008.[3]孫寬，姚繼蔚，徐忠錦，[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2007，（3）：3637，42.[4]楊曉飛,林文光,毛廣雷. 鎂合金表面處理的現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].汽車工藝與材料,2007,(3).[5]詹蓮風(fēng). 激光熔覆技術(shù)在模具表面處理中應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2007,(8).[6][D]..[7]姜偉，胡芳友，[J].表面技術(shù)，（4）：5758，75.[8]李勝，胡乾午，[J].激光技術(shù)，,(6):667669.[9][D]..[10]張慶茂，劉文今，鐘敏霖，[J].鋼鐵研究學(xué)報(bào)，（13）：1418.[11]邱星武，李剛，[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金，（36）：5457，66.[12][D]..[13]向文江，石世宏，[J].熱加工工藝，2005，（
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