高速激光熔覆粉末利用率與哪些因素有關?

高速激光熔覆技術大大改善了普通激光熔覆加工效率低、加工成本高的缺點。然而，人們對于提高加工效率和降低加工成本的追求是無止境的，如何繼續降低加工成本，仍然是高速激光熔覆研究的重要內容。

由于粉末成本占激光熔覆加工總成本的80%-90%，因此，提高粉末利用率是高速激光熔覆要解決的重要技術問題。為此，我們必須弄清楚高速激光熔覆的粉末利用率與哪些因素有關，下面對這些因素進行一一探討，并討論如何提高高速激光熔覆的粉末利用率。

1　　熔池光斑大小

影響高速激光熔覆粉末利用率的首要因素是熔池光斑大小，也就是激光落在基體表面的光斑大小。根據激光功率大小，高速激光熔覆的熔池光斑可選擇1 mm-5 mm之間。實際工作中，需要根據設備的激光功率，選擇適當大小的熔池光斑。

熔池光斑過小，粉末利用率低;熔池光斑過大，涂層表面平整度降低。增大熔池光斑，可以提高粉末利用率，但熔池光斑過大，涂層平整度會降低，這樣后面的磨拋工序同樣會造成粉末浪費。即使是高速激光熔覆，粉末利用率不能片面的只考慮熔覆工序的粉末利用率，而要考慮整個熔覆加工磨拋后的粉綜合末利用率。

2　　熔覆頭出粉孔的孔徑

熔覆頭出粉孔的孔徑決定粉流束的粗細。孔徑越小，粉流束越細，但粉流束越細，粉流束發散越快。實際工作中要根據熔覆高度和熔池光斑大小選擇適當的出粉孔的孔徑大小，以保證基體表面的粉斑直徑小于熔池光斑直徑，否則超出熔池光斑的粉末會流失浪費。

3　　激光功率大小

激光功率要足夠大，以保證落入熔池光斑的粉末都能夠充分熔化。在送粉量及其他參數一定時，激光功率越大，粉末利用率越高。

4　　送粉量大小

在設備的激光功率確定時，送粉量越小，粉末利用率越高，但降低送粉量會影響熔覆效率。如不考慮熔覆效率，控制送粉量可使粉末利用率達到100%，但這種做法是沒有意義的。

5　　熔覆線速度

高速激光熔覆的線速度，是普通激光熔覆的線速度的幾倍甚至幾十倍。基體或熔覆頭之間的相對運動速度較大時，粉粒對于基體表面的運動動能較大，這樣粉末彈射較大，粉末利用率會降低。另外，當激光功率確定時，熔覆頭與基體之間的相對運動速度越大，熔池的溫度越低，也會降低粉末利用率。

6　　工件體積大小

同樣的熔覆參數，工件的直徑(體積)越大，粉末利用率越低。這是由于體積較大時，激光能量被基體吸收較多，熔池溫度不夠高。因此對大體積工件，提高粉末利用率，必須使用功率更大的熔覆設備。

7　　粉末顆粒大小

高速激光熔覆粉與光的作用時間短，所以要根據激光功率的大小，選擇適當粒度的粉末。粉末顆粒較大，會導致粉末不能在有限的時間內熔化，發生彈射飛濺損失。

以上是影響高速激光熔覆粉末利用率的7種主要因素。為了提高粉末利用率，降低熔覆加工的加工成本，需要根據設備和熔覆工件的具體情況，選擇合適的硬件技術參數和熔覆加工工藝參數。

這里再次強調：粉末利用率要考慮整個加工過程的粉末利用率，而不是單純的熔覆過程粉末利用率。普通激光熔覆的粉末利用率可以做到100%，但綜合粉末利用率常常不到50%。

來源：　光電匯OESHOW