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激光熔覆合金化技术

激光熔覆技术是采用激光束在选定工件表面熔覆一层特殊性能的材料,以改善工件表面性能的工艺。激光熔覆技术是采用激光束在选定工件表面熔覆一层特殊性能的材料,以改善工件表面性能的工艺。与传统的喷焊或者堆焊工艺相比，激光熔覆技术具有如下优点：

(1)激光束的能量密度高，只要注入较少的能量就可以完成激光熔覆。零件热影响区小，变形小，因此适合强化或者修复一些高精度零件或者对变形要求严格的零件，如精轧辊的表面强化处理。

(2)激光熔覆层稀释率低，且可以精确控制，熔覆层的成分与性能主要取决于熔覆材料的成分。因此，可以采用各种性能优良的材料对基材表面进行改性。特别是可以采用激光熔覆技术修复一些常规堆焊工艺无法实现的工件，如涡轮发动机叶片、轧辊的主轴、电机主轴等。

(3)激光熔覆层组织致密，微观缺陷少，熔覆层与基材为冶金结合，强度高，因此可以用于一些重载条件下零件的表面强化与修复，如大型轧辊、大型齿轮、大型曲轴等零件的表面强化与修复。

(4)激光熔覆层的尺寸大小和位置可以精确控制，设计专门的导光系统，可对深孔、内孔、凹槽、盲孔等部位激光处理，采用一些特殊的导光系统如宽带扫描系统，可以使单道激光熔覆层宽度达到20~30mm，每次熔覆的最大厚度可达3mm以上。通过多道搭接可以实现工件表面的大面积和大厚度激光熔覆，满足不同形状、尺寸的轧辊等典型易损件的激光表面强化与修复的要求。

激光熔覆工艺依据材料的添加方式不同，分为预置涂层法和同步送料法。一般通过添加合金粉末完成激光熔覆。激光表面合金化与激光熔覆工艺过程类似，也是通过添加合金元素改变工件表面的成分、组织与性能。但激光表面合金化与激光熔覆工艺的最大差别在于，前者添加的合金元素与基材充分混合，两者一起共同决定表面层的性能。而激光熔覆则主要利用所添加合金粉末的性能，基材对表面合金化层性能的贡献很小。对于冶金行业轧辊、导位、输送辊、夹送辊、剪刃等大量易损件来说，激光熔覆与合金化技术的最大好处是，将轧辊的整体合金化变成表面合金化使得仪器仪表领域产生了根本性的变革或者熔覆，使轧辊等易损件的使用寿命大幅度提高的同时，生产成本增加有限。显然，合金粉末的设计、选择与使用正确与否是该项技术能否成功的关键。

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之蜗轮一。其原理是将高强度的激光辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。由于其独特的优点，已成功地应用于微、小型零件的精密焊接中。高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域，获得了以小孔效应为5、建筑结构理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业部门获得了日益广泛的应用。

与其它焊接技术比较，激光焊接的主要优点是：

激光焊接速度快、深度大、变形小。

能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如八角帽，激光通过电磁场，光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。

激光聚焦后，功率密度高，在用高功率激光器焊接工件时，深宽比可达5:1,最高可达10:1。

可焊接比方钢绞线难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。例如，金刚石锯片，用激光将基材(65Mn)和高强超硬的人造金钢石焊接，使这种锯片寿命、价值倍增。

可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精密定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型元件的组焊中。例如，集成电路引线、钟表游丝、显像管电子枪组装、电池的封焊等由于采用了激光焊，不仅生产效率大大提高廊坊，且热影响区小，焊点无污染，大大提高了焊接的质量。

可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技秋千术获得了更为广泛的推广与应用。

激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。

目前我国钢铁行业处于主导地位得典型冷轧工艺路线是：转炉冶炼-炉外精炼-初轧开坯-热连轧-酸洗-冷轧-退火-平整-镀锌(锡)-成产品。在此典型的冷轧工艺中，带材焊接设备必不可少。在运行过程中，先行钢带与后行钢带必需进行焊接，才能保证生产线的连续作业。硅钢板带运行时，需经多次 S 型弯曲变形和承受一定的运行张力，从而对焊缝的性能和质量有很高要求。

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