激光器及其相關參數對激光熔覆質量的影響文璋501122畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-26 05:27本頁面
【正文】 實際操作中，應該把比能量控制在一定得范圍內，才能獲得優(yōu)良的涂覆層。4. 激光輸出功率、掃描速度、光斑直徑對激光熔覆的共同作用用比能量體現。3. 激光光斑的尺寸對激光熔覆質量的作用其實質就是離焦量的作用。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，直至到達極限速度時，稀釋率降為零。激光輸出功率對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低會產生熔覆層不連續(xù)，呈現斷續(xù)現象，表面不平的現象；激光輸出功率過高會產生試件過燒，有氣孔，表面折皺的現象。本文針對激光器輸出功率、激光掃描速度、光斑直徑對激光熔覆質量的影響進行了基礎性研究，并結合相應的實驗及其數據進行理論分析，得出了如下結論：1. 激光器輸出功率直接對熔覆過程中的熔池溫度、硬化層尺寸、稀釋率產生影響，從而最終改變熔覆層的表面形貌與熔覆質量。所以，在熔覆中當激光輸出功率、掃描速度保持一定得情況下，熔覆層稀釋率將會隨激光光斑直徑的增大而減小；當掃描速度、激光光斑直徑一定的情況下，熔覆層稀釋率將會隨激光輸出功率的增大而增大。反應到激光熔覆過程中，也即表示單位熔覆層面積內所接受的激光光能量的大小。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考慮，來考察這些因素的綜合作用對稀釋率的影響，從而判斷對激光熔覆質量的影響。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。離焦量的大小對熔覆層深寬度的影響效果是十分明顯的。將從激光器中出射的光通過簡單的光學發(fā)散匯聚變換系統，使最終出射的光束調制成功率密度分布均勻的條狀或者帶狀，達到同時輸給工件相同能量的目的。光斑的形狀差異將直接決定所獲得的熔覆層形貌、性能及其內部力學特性。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。~，在其余相關熔覆參數不變的情況下，增快激光的掃描速度，所對應的能量體積密度將會降低。激光的掃描速度過快，還來不及熔化基體的金屬便掃過，從而使得熔覆層金屬粉末與基體沒有任何的冶金結合，稀釋率也即為0。）稀釋率fd/%1167126913611~，我們不難看出，當固定了激光熔覆中的其他工藝參數時，隨著激光掃描速度的增快，熔池中稀釋率減少，、光斑直徑6mm、掃描速度9mm/s時，稀釋率為0。）稀釋率fd/%5656697611編號功率p/kW直徑d/mm掃描速度v/(mm/s)能量體積密度/（J/mm179。編號功率p/kW直徑d/mm掃描速度v/(mm/s)能量體積密度/（J/mm179。相應實驗結果列于表5： 編號功率p/kW直徑d/mm掃描速度v/(mm/s)能量體積密度/（J/mm179。對相應工藝參數進行改變，測量熔覆層稀釋率，探究不同激光器輸出功率下激光掃描速度與稀釋率之間關系。從而，不同的激光掃描速度對稀釋率起到很大影響。在這次試驗的條件下，當激光掃描速度V=5mm/s時，硬化層深寬度適中，熔覆層強化效果最好。 相應參數及對應的硬化層尺寸如表4： 不同激光掃描速度獲得的硬化層尺寸掃描速度/mm的條件下，對制備好的球墨鑄鐵試件（鋁青銅合金粉末的涂覆層厚度為3mm）進行不同激光功率的激光熔覆實驗。 這里，來探討激光掃描速度對硬化層尺寸的影響。 激光掃描速度對硬化層尺寸的影響 激光的掃描速度直接決定了熔池內的液態(tài)金屬溫度以及冷卻速度，這就必然會引起硬化層尺寸的不同。隨著激光掃描速度的增加，熔池內液態(tài)金屬的冷卻程度、速度同樣加快，從而使得熔液在隨后的凝固過程中來不及充分長大，不能產生較大的晶核。當激光掃描速度過慢時，熔覆層合金粉末吸收能量大，所產生的直接結果就是導致熔池變大，熔液也極易發(fā)生氣化現象，產生氣泡，從而影響激光熔覆質量。 將熔池溫度在不同掃描速度下隨時間的變化繪成坐標圖，如圖2所示： 圖2 不同激光掃描速度對溫度（℃）的變化影響 由圖2，我們不難看出，隨著激光掃描速度的增大，熔池內所吸收的激光能量將有所降低，從而熔池表面溫度將隨之降低。 激光掃描速度對熔池溫度的影響 激光掃描速度對熔池內的溫度有著重要的影響。此外，由于激光掃描速度較慢，在激光熔覆后期基體溫度很高，極易使得還未進行激光熔覆部分的覆層合金粉末氧化，并且出現后期處理不連續(xù)的現象。造成這些現象的原因是由于激光掃描速度過慢，使得單位面積的熔覆層在單位
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