什麼是激光熔覆|綜合指南

激光熔覆又稱激光再製造或激光修復，是一種新型的表面改性技術。

通過在基板表面添加熔覆材料，並使用高能量密度的激光束將基板表面的薄層熔化。該塗層形成包覆層。

激光熔覆技術是一種新興技術，它利用激光和納米材料對各個零件的合金進行強化。該處理可以顯著提高表面的硬度和耐磨性，延長零件的使用壽命。

無論您是否熟悉術語激光熔覆，本指南都將分享您需要了解的所有信息。在此頁面上意味著您已經接近了解激光熔覆代表什麼以及用於什麼了。

如果您對激光熔覆還有其他問題感到困惑，那麼您來對地方了，請放心，您不會在沒有找到問題的正確答案的情況下離開此頁面。

什麼是激光熔覆？

激光熔覆過程的圖像

激光熔覆是一種在另一個表面添加一層的方法，也稱為激光金屬重新定位。激光覆蓋涉及在金屬粉末或金屬絲流的熔池中進料。激光熔覆包括將金屬流送入由激光束生成的熔池，同時掃描目標表面並沉積所選材料層。

激光熔覆技術能夠在有限的熱輸入下將材料精確、有針對性地沉積到底層基底上。

什麼是激光熔覆工藝？

激光熔覆工藝

激光熔覆可以使用金屬絲或粉末原料（包括熱金屬絲或冷金屬絲）進行。激光在工件表面形成一個熔池，同時熔合金屬絲或粉末。儘管激光作為熱源的功率很高，但曝光時間很短，可以快速冷卻和固化。

如果可以混合兩種或多種粉末並分別調節進料速度，則這是一種可用於製造物體或材料的通用工藝。此外，由於熔池中的局部融合和混合，激光熔覆允許材料梯度的微觀結構，這使得定制覆蓋材料成為可能，以在特定應用中實現實際效率。

為什麼選擇激光熔覆？

傳統的包覆方法，例如基於電弧的焊接，通常需要不必要的熱量輸入，這會對部件的效率產生負面影響，例如變形和機械性能下降。另一方面，激光束的熱輸入可以被精確校準，這對於保持緊密元件公差的尺寸精度很重要。

通過局部處理受影響的區域或改變生產鏈某個部分的表面特性，它對組件功能完整性的副作用可以忽略不計。

比較表

激光熔覆與其他激光治療有何不同？

激光熔覆在某些方面是獨一無二的，與傳統的熔覆和焊接方法相比，激光熔覆具有高速熱循環，可實現更高的強度和更精細的微觀結構，所有這些都有助於耐腐蝕性。

根據《激光焊接技術手冊》，激光熔覆螺釘的使用壽命比同等的高合金氮化螺釘長 60%。

什麼是激光熔覆應用？

激光熔覆應用之一的圖像

維修和翻新高價值設備，例如工具、轉子葉片、燃氣輪機和內燃機零件以及其他工業部件，是激光熔覆的重要應用。

表面覆層、補焊和創成工程是三種工業應用。該方法是一種可靠的宏觀材料加工方法。

激光熔覆和焊接有什麼區別？

激光熔覆和焊接是不一樣的，它們完全是兩種不同的工藝，下面是它們的作用。

激光熔覆：通過放置所需金屬的薄塗層，在移動支撐上進行激光加固。物料可以通過以下方式傳輸：粉末注射、在基材上預先定位粉末和送絲。對於層厚為 0.05 至 2 毫米、寬度為 0.4 毫米的不同材料，可以進行粉末注射。

焊接：焊接是一種將金屬與熱量或壓力或兩者結合在一起的動作，從而使連接的金屬的性質得以延續。填充金屬可能會或可能不會在與母體金屬相同數量級的熔化溫度下使用，並且焊接的產物可能是焊料。

激光熔覆的優點是什麼？

激光熔覆的3大優勢你應該知道，具體如下：

1. 冶金鍊接：在低溫下實現的冶金結合是激光熔覆的最大優勢。由於激光熔覆使用冶金結合，塗層的孔隙率非常低，因此具有出色的長期耐腐蝕性能。
2. 一步建立：與其他方法相比，激光熔覆允許在一次通過中形成更厚的堆積物。重疊的傳球相結合，創造出高質量的棋盤。這與低金屬稀釋一起確保後處理加工可以忽略不計。
3. 較低的溫度：與其他處理不同，激光熔覆在較低溫度下實現這種冶金結合。它具有有限的熱影響區域，這是指母材中因高溫而改變性能的部分。 0.03 英寸的熱影響區域對於激光熔覆來說很常見。如果您的組件容易受熱變形，這是有利的。

激光熔覆的缺點是什麼？

凡事有優點也有缺點，激光熔覆也不例外。激光熔覆的缺點可分為3類，例如：

1. 流程限制：激光熔覆的方法在很大程度上是自動化的。雖然這提高了準確性，但也降低了靈活性。該機器不僅不方便運輸，而且還可能使較大部件的處理複雜化。
2. 材料限制：只有少數材料通常採用激光熔覆。 Inconel、Hastelloy 和 Stellite 是鎳基和鈷基合金。 300 和 400 範圍內的不銹鋼，以及碳化鎢等碳化物。這些非常適合耐磨和耐腐蝕，但如果您需要其他塗層性能，則必須尋找其他地方。
3. 塗層厚度問題：與大多數好處一樣，厚厚的堆積物也有缺點。當需要薄塗層時，激光熔覆會遇到困難，因為它在一次通過時沉積太多。快速構建速度也可能導致開裂。

覆層材料有哪些？

包層可由多種材料製成，例如橡木、金屬、石頭、乙烯基和復合材料，例如青銅、木材、水泥混合物、回收聚苯乙烯和小麥/稻草纖維。雨幕覆層是一種天氣覆層形式，可提供防風雨和隔熱的雙重保護。

只有一個控制元素：覆層只會直接幫助保護水或空氣，以控制徑流並避免進入建築系統。包層也可用於防止聲音傳入或傳出。包層樣式或材料可能會引起火災。

激光熔覆和激光合金化有何異同？

激光熔覆和激光合金化均使用高能量強度的激光束在基材表面形成合金熔覆塗層，該合金熔覆塗層與基材粘合，但結構和性能略有不同。

雖然這兩個過程相同，但它們完全不同，主要區別如下：

(1) 由於在激光熔覆過程中熔覆物完全熔化，基體熔片特別薄，熔覆成分受到的影響最小。

激光合金化的目的是在熔融複合層中的母材表面加入合金元素，從而形成新的合金層。

(2) 代替使用基材表面層的液態金屬作為溶劑，激光熔覆涉及熔化其他配置的合金粉末，使其成為熔覆層的目標合金。

大約在同一時間，在基體合金上形成一層熔化的薄膜，從而形成冶金結合。

用於製備新產品的激光熔覆是在惡劣環境下修復和再製造損壞部件以及直接生產金屬零件的重要基礎，受到了世界各地科學家和企業的廣泛關注。

激光熔覆會引發開裂嗎？

據報導，雖然電感器支持的激光熔覆系統大大減少了激光熔覆塗層中的裂紋問題，但裂紋仍然是材料工程中最大的挑戰，尤其是對於硬質合金，如 Ni-Cr-B-Si-C [3]，對於激光熔覆的更多使用。

激光熔覆技術面臨哪些問題？

激光熔覆層的精度主要從兩個方面進行評估。首先從宏觀上檢查包層路徑的形狀、表面不規則性、裂紋、孔隙和稀釋率。其次，考察是否能形成良好的結構，是否能在微觀層面達到必要的價值。

此外，還應計算表麵包覆層形態和分佈的化學元素。確定過渡層是否處於冶金結合狀態並在適當情況下進行質量壽命測試至關重要。

什麼是激光熔覆設備？

激光覆蓋是一種用於表面改變的現代技術。選定的塗層材料被定位在表面上，並用強大的激光應變照射，通過不同的填充方式（同步送粉或預設上粉）與基體材料形成冶金連接。增強基材表面的耐熱、防銹、耐磨、抗氧化等特性。

什麼是超高速激光熔覆機，它們有什麼作用？

超高速激光熔覆機

激光熔覆設備近年來發展迅速，現已普遍應用於航空航天、石油、造船、製造設備和核電等行業。激光熔覆技術作為激光熔覆設備的核心技術，已發展成為國家綠色金屬增材製造技術最重要的支撐技術之一。

激光束、粉末束和惰性氣體流使用超高速激光熔覆設備精確組合，該設備採用半導體光纖輸出激光器或光纖激光器產生高能激光束。激光束、粉末束和惰性氣體流使用精密設計的高速激光熔覆頭和高速或移動速度運動機構精確組合。

如何選擇激光熔覆材料？

已經採用了各種方法和程序來進行試驗和測試，以確定適合特定項目的最佳覆層材料。

激光熔覆粉末的圖像（示例）

但是，基於多年實踐的最好、最明智和最有效的方法是對基材（工件）、環境以及它將服務的應用進行徹底和完整的分析。

這試圖確定的是需要增強和純開發的基材的磨損、腐蝕以及其他特性。

激光熔覆和熱噴塗有什麼區別？

如果您不知道，激光熔覆和熱噴塗是兩 (2) 種經常互換的方法。

熱噴塗工藝的工作原理

這是因為與其他方法相比，它們產生了相似的結果。

但是激光熔覆方法與熱噴塗有什麼不同呢？讓我們更仔細、更深入地了解它們中的每一個。

激光熔覆 是一種表面硬化工藝，它利用激光將粉末材料熔化到表面，通常是硬鋼、金屬或合金表面，從而在焊接粉末和工件材料之間形成冶金結合。

激光熔覆的偉大之處在於它不需要非常高的能量——與需要大約 6,100 攝氏度的 TIG 焊接相反。它通常只需要大約 530 到 560 攝氏度。

熱噴塗, 在繩索的另一端，不僅僅是一個單一的過程。它可以通過執行各種程序和方法來構思。

但是，最常見的是使用電或燃氣，產生的火焰會熔化粉末或金屬絲，這些粉末或金屬絲將應用於工件或表面硬化的材料。

與激光熔覆不同，熱噴塗不僅限於產生冶金結合。事實上，大多數工藝都使用機械粘合。

何時使用激光熔覆？

對特定工件或基材進行激光熔覆

在各種情況下，您會希望使用激光熔覆代替熱噴塗，其中一些包括：

• 如果您想要牢固的冶金結合
• 如果溫度是個問題
• 當您正在尋找單程或一步式流程時

該過程通常快速、簡單且容易——但如果您所處的環境存在溫度高且波動的問題，則您需要避免這樣做。

何時使用熱噴塗？

另一方面，如果出現以下情況，您可能希望在基材或材料上進行熱噴塗：

• 您正在尋找薄而耐用的塗層
• 要求厚度的準確性和精度
• 您想要實現的不僅僅是冶金結合 – 還需要機械結合

這些只是兩者之間最顯著的一些差異。

雖然有些人可能會覺得它很微妙，但這已經足以確定激光熔覆與熱噴塗的不同之處。

激光熔覆和激光焊接有何不同？

它們都需要使用激光，那麼它們有什麼不同呢？

激光焊接如何完成和完成的完美圖像

如果您最初認為激光焊接將與激光熔覆與熱噴塗一樣接近，請再想一想。

為了提高您對哪個是哪個的認識，讓我們嘗試根據您對激光熔覆的理解來討論什麼是激光焊接。

激光焊接 簡單來說就是使用激光將兩 (2) 種或更多不同材料熔化在一起的過程。它基本上是焊接，但不是使用傳統的焊接組件，而是使用激光。

激光焊接的主要目的是將兩塊或更多塊金屬或基材連接在一起——即使是不同的材料。

激光焊接最常見和最常用的部分應用包括：

• 醫療器械和醫療設備
• 消費電子零部件
• 汽車和航空零件
• 小型消費品和消費品的包裝
• 還有很多

激光熔覆 包括將填充材料（通常以金屬絲或粉末的形式）熔化到工件或基材的表面上。

激光熔覆的目標不是將材料連接或熔合在一起，而是將材料沉積到工件或基板的表面上。它可能出於各種原因和目的，但最常見的是為了防止腐蝕、磨損，以及添加另一層材料以進一步保護。

這就是區分激光熔覆和激光焊接是多麼容易。正如您可能已經看到的，這些程序彼此相距不遠，但它們的目標卻完全不同。

激光熔覆頭重要嗎？

激光熔覆頭是激光焊接機中的一種組件，它攜帶著激光來熔化材料。

激光熔覆頭外觀的圖像

它是激光焊接機主要或主要部件的一部分，因為沒有它，焊接將無法進行。

想像一下激光焊接機的底部只有底座。如果它沒有提供焊接程序的零件或組件，它將如何執行焊接程序？

所以，要回答這個問題，是的，激光熔覆頭實際上是激光熔覆或激光焊接機中最重要的東西之一。

什麼是激光熔覆中的稀釋？

根據定義，稀釋是指包層以及其他基材的混合總量。

低稀釋實例的圖像，因為基底金屬少於塗層

為了以更簡單和更容易的方式為您提供它，讓我們看一下這個特定示例。

如果與塗層相比，您正在執行的程序中的賤金屬量很少，則意味著稀釋度低。另一方面，如果塗層的數量或體積遠小於塗層，則意味著更高的稀釋度。

激光熔覆通常的熱影響區是什麼？

理想情況下，中位數或平均值 熱影響區 激光熔覆的厚度約為 0.5 至 0.75 毫米。

熱影響區的圖像

這取決於您的項目要求，儘管它可以高達 1 到 1.25 毫米。

但是，這是激光熔覆過程中熱影響區的一般或平均半徑。

您可以在航空航天材料中使用激光熔覆嗎？

當然可以！事實上，激光熔覆是 TIG 或氣體鎢極電弧焊 (GTAW) 的最著名替代品，而 GTAW 是航空航天和國防 (AS&D) 行業中焊接零件和組件的傳統工藝。

因此，如果您在航空航天部門或工業中處理工件和基板，激光熔覆程序也是您可以信賴的方法。

是否可以在鑄鐵上進行激光熔覆？

灰鑄鐵的圖像

雖然許多人認為這是不可能的，但激光熔覆已經證明了它的效率和能夠處理大量材料的有效性。

一些人解釋說，他們在鑄鐵上進行激光熔覆取得了成功，而另一些人則說他們失敗了，再也沒有嘗試過。

然而，根據研究，很少有關於在鑄鐵以及在成分、耐久性和整體工程方面相似的基材上進行激光熔覆的能力的信息。

在研究的支持下，鑄鐵基材已被證明是最難用於任何焊接工藝的材料之一。

激光熔覆工件可加工嗎？

是的，一點沒錯！事實上，許多企業仍然對包層部分進行的飾面和處理太少，以增強其物理性或整體可視化。

您仍然可以對激光熔覆工件和基板進行銑削、車削或任何其他類型的精密精加工。

您可以使用激光熔覆來修復零件和組件嗎？

如果我們看一下激光熔覆的主要功能，它是以線和粉末的形式沉積材料層，對嗎？它的最終目標是能夠保持或提高某個組件的壽命，對嗎？

因此，我們可以得出結論，激光熔覆是一種您絕對可以用來修復零件和組件的程序，無論它們處於什麼行業——只要它們使用金屬或鋼基材。

激光熔覆與激光金屬沉積

當您遇到這兩個或其中任何一個術語時，請不要混淆。

根據定義，激光熔覆是將填充材料或熔覆材料沉積到基材和工件上的過程，目的是在兩者之間建立冶金結合 (2)。

激光金屬沉積只是它的一個通用術語，而激光熔覆則更像是一個行話。

這兩個術語在本質上是相同的；只是激光熔覆在工業中使用得更多，因為激光金屬沉積可能意味著堆焊或純焊接。

什麼是常見的激光熔覆缺陷？

就像在任何其他類型的激光程序中一樣，您會發現焊接程序中有很多缺陷和錯誤。

但是，為了給您最常見和最受歡迎的，它們包括但不限於：

孔隙率

通常，被污染的板或表面會導致孔隙率。這也可能是因為在熔覆過程之前沒有徹底清潔它。

此外，如果激光小孔不穩定，在高功率穿透時會坍塌，也會出現孔隙。

凝固開裂

通常也稱為熱裂紋，是在特定焊縫固化時涉及裂紋形成的缺陷。

凝固裂紋的常見罪魁禍首是在激光焊接過程中沒有正確控制焊縫的形狀。

激光熔覆對鐵路維修有效嗎？

是的，事實上，鐵路行業是依賴激光熔覆實現快速、準確和高質量熔覆和焊接的行業之一。

通過激光焊接和激光熔覆修復鐵路

特別是因為鐵路被社會視為常態，激光熔覆能夠以快速、緊急和迅速的方式提供準確性和精度的保證。

鐵路行業等其他幾個業務部門和行業也注意到激光熔覆技術在其武器庫中的重要性，其中包括：

• 造船業和造船業
• 軍事和國防工業
• 海洋和海運業
• 坦克和船舶行業
• 還有很多！

所有的缺陷都存在嗎？當然不是，這兩個 (2) 只是被認為是激光熔覆過程中最常見的缺陷和錯誤。

包層的厚度可以控制嗎？

沒有多少專家相信這一點，但是是的，您將能夠控制應用於工件或基材的金屬或填料。

事實上，一些激光熔覆機器和設備都有自己的控制裝置，因此工人和員工更容易在熔覆金屬或材料的厚度上準確無誤。

激光熔覆設備的類型

市場上有很多不同類型的激光熔覆機和設備，並且沒有一種方法可以將它們分類或組合在一起。

但是，最好和最理想的方法是根據它們產生的激光類型來區分它們。

通過這種方式，我們將能夠識別四 (4) 種不同類型的激光熔覆設備，它們是：

• 二極管激光熔覆機
• YAG 激光熔覆機
• CO2 激光熔覆機
• 光纖激光熔覆機

超高速激光熔覆機有哪些優勢？

這些類型的激光熔覆機與其他低容量的類似機器相比具有一些優勢。以下是超高速激光熔覆機的優勢：

高效覆層：由於其激光能量消耗率高，結合非常高的熔覆線速度和更薄的熔覆層，超高速激光熔覆裝置可以實現非常高的熔覆性能。大約同時，激光熔覆系統具有雙筒送粉器，可同時進行激光加工和送粉，滿足三維激光熔覆和激光快速成型的需求。

高精度和穩定性: 超高速熔覆設備中的送粉器通常使用伺服電機而不是步進電機，質量流量計而不是浮子流量計，以及CNC處理粉盤，從而使轉盤的轉速和氣體流量形成一個完整的閉環.因此，超高速熔覆機的輸送精度和穩定性遠遠優於其他同類設備。

激光能量轉換率高：超高速激光熔覆機採用自主研發的高功率光纖激光器，具有高速激光熔覆頭和高速激光熔覆噴嘴。與傳統的激光熔覆設備相比，具有更高的光電轉換效率、更低的功耗和更高的光束強度。超高速激光熔覆機的高光束效率非常適合在高速運動模塊下進行熔覆，鍍層晶粒細小，無缺陷，無裂紋。

激光熔覆設備的工作原理是什麼？

激光鍍膜是基於高強度激光束照射具有特殊電學、化學或機械特性的塑料片材表面，通過加速熔化、膨脹和凝固來成型新的複合材料。缺乏良好的效率，從而可以最大限度地利用所有材料並解決弱點。

對多個（設計型）金屬或非金屬零件進行塗裝，根據工況製備具有耐熱、防銹、耐磨、抗氧化、抗疲勞或耐光、電、磁等性能的表面塗層。激光熔覆可以在低熔點鋼上沉積高熔點合金，使非相材料表面（Al、Cu、Ni等）得到固結。

哪裡可以買到高質量的激光熔覆？

中國有數百家激光熔覆供應商和製造商，但有一個名字很突出，那就是 華頓鋼鐵。

華頓鋼鐵：我們不僅是最好的、最合格的和專業的，而且我們還是您可以信賴的激光熔覆製造商和供應商，因為我們所有的設備和機器都經過了嚴格的測試。

此外，我們的業務配備了最新的技術和校準系統，確保您以最合理和最具吸引力的價格獲得最高質量的激光熔覆材料。

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應用

應用於激光熔覆的材料比較廣泛。已在不銹鋼、模具鋼、可鍛鑄鐵、灰口鑄鐵、銅合金、鈦合金、鋁合金、特殊表面等方面研製成功。並已在廣泛的應用中得到應用，例如：鈷基、鎳基、鐵基和其他自熔合金粉末和陶瓷相的激光熔覆。

鐵基合金粉末的激光熔覆適用於需要局部耐磨且容易變形的零件。

鎳基合金粉末適用於要求局部耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗熱疲勞的部件。

鈷基合金粉末適用於要求局部耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗熱疲勞的零件。

陶瓷塗層強度高、熱穩定性好、高溫下化學穩定性高，適用於要求耐磨、耐腐蝕、耐高溫的零件。以及零件的抗氧化性。

過程

激光熔覆根據熔覆材料的供應方式可分為兩大類，即預設激光熔覆和同步激光熔覆。

預設激光熔覆是預先將熔覆材料放置在基板表面，然後利用激光束照射對熔覆材料進行掃描和熔化。內容物以粉末、線材或片材的形式添加，其中以粉塵最為常見。

同時激光熔覆是將熔覆材料直接送入激光束中，以便同時進行送料和鍍膜。熔融金屬也主要以粉末形式供應，但有些也使用金屬絲或片材同時進料。

工藝流程

預置激光熔覆的主要工序是基材熔覆表面的預處理——預置熔覆材料——預熱——預置熔覆材料——激光熔化——後熱處理。

同步激光熔覆的主要工序是基材熔覆表面預處理——進料激光熔化——後熱處理。

激光熔覆工藝參數

主要參數有激光功率、光斑直徑、熔覆速度、散焦量、送粉速度、掃描速度、預熱溫度。這些參數對稀釋率、開裂、熔覆層的表面粗糙度和熔覆件的密度有顯著影響。這些設置也會相互影響，這是一個非常複雜的過程，必須採用合理的控制方法將激光器中的這些參數控制在熔覆工藝允許的範圍內。

激光功率

激光功率越高，熔化的熔覆金屬量越多，產生氣孔的概率就越高。隨著激光功率的增加，熔覆層深度增加，周圍液態金屬劇烈波動，動態凝固結晶，導致氣孔數量逐漸增加。裂紋逐漸減少甚至消除。當熔覆層深度達到極限底部時，隨著功率的增加變形和開裂加劇，基體表面溫度升高。功率太小，只有表面塗層熔化，基體不熔化，此時熔化層表面局部起球、空心等，達不到熔化表面的目的。

熔覆速度

熔覆速度V與激光功率P有類似作用，熔覆速度太高，合金粉末不能完全熔化。熔覆速度太高，合金粉末不會完全消失，達不到優質熔覆效果；熔覆速度過低，熔池存在時間過長。過長、粉末過燒、合金元素損失以及對基體的高熱輸入都會增加變形。

光斑直徑

激光束一般是圓形的。熔覆層的寬度主要取決於激光束的光斑直徑，隨著光斑直徑的增加，熔覆層變得更寬。光斑大小會引起包層表面能量分佈的變化，包層的形態和組織特性也會有很大差異。一般來說，光斑尺寸越小，熔覆層的質量越好，隨著光斑尺寸的增大，熔覆層的質量下降。但光斑直徑太小，不利於獲得大面積的熔覆層。

詢問激光熔覆建議 瓦爾頓

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