高速激光熔覆增材制造技術(shù)大大改善了普通激光熔覆增材制造加工效率低、加工成本高的缺點(diǎn)。然而，人們對(duì)于提高加工效率和降低加工成本的追求是無(wú)止境的，如何繼續(xù)降低加工成本，仍然是高速激光熔覆增材制造研究的重要內(nèi)容。

 

由于粉末成本占激光熔覆增材制造總成本的80%-90%，因此，提高粉末利用率是高速激光熔覆增材制造要解決的重要技術(shù)問(wèn)題。為此，需要弄清楚高速激光熔覆增材制造的粉末利用率與哪些因素有關(guān)，下面對(duì)這些因素進(jìn)行一一探討，并討論如何提高高速激光熔覆增材制造的粉末利用率。

一、熔池光斑大小

影響高速激光熔覆增材制造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(jù)激光功率大小，高速激光熔覆增材制造的熔池光斑可選擇1 mm-5 mm之間。實(shí)際工作中，需要根據(jù)設(shè)備的激光功率，選擇適當(dāng)大小的熔池光斑。

熔池光斑過(guò)小，粉末利用率低；熔池光斑過(guò)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(guò)大，涂層平整度會(huì)降低，這樣后面的磨拋工序同樣會(huì)造成粉末浪費(fèi)。即使是高速激光熔覆增材制造，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(gè)熔覆加工磨拋后的粉綜合末利用率。

 

二、熔覆頭出粉孔的孔徑

熔覆頭出粉孔的孔徑?jīng)Q定粉流束的粗細(xì)?？讖皆叫。哿魇郊?xì)，但粉流束越細(xì)，粉流束發(fā)散越快。實(shí)際工作中要根據(jù)熔覆高度和熔池光斑大小選擇適當(dāng)?shù)某龇劭椎目讖酱笮?，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(huì)流失浪費(fèi)。

三、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(shù)一定時(shí)，激光功率越大，粉末利用率越高。

 

四、送粉量大小

在設(shè)備的激光功率確定時(shí)，送粉量越小，粉末利用率越高，但降低送粉量會(huì)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(dá)到100%，但這種做法是沒(méi)有意義的。

五、熔覆線速度

高速激光熔覆增材制造的線速度，是普通激光熔覆增材制造的線速度的幾倍甚至幾十倍?；w或熔覆頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，粉粒對(duì)于基體表面的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能較大，這樣粉末彈射較大，粉末利用率會(huì)降低。另外，當(dāng)激光功率確定時(shí)，熔覆頭與基體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度越大，熔池的溫度越低，也會(huì)降低粉末利用率。

 

六、工件體積大小

同樣的熔覆參數(shù)，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(shí)，激光能量被基體吸收較多，熔池溫度不夠高。因此對(duì)大體積工件，提高粉末利用率，必須使用功率更大的熔覆設(shè)備。

七、粉末顆粒大小

高速激光熔覆粉與光的作用時(shí)間短，所以要根據(jù)激光功率的大小，選擇適當(dāng)粒度的粉末。粉末顆粒較大，會(huì)導(dǎo)致粉末不能在有限的時(shí)間內(nèi)熔化，發(fā)生彈射飛濺損失。

以上是影響高速激光熔覆增材制造粉末利用率的七種主要因素。為了提高粉末利用率，降低熔覆加工的加工成本，需要根據(jù)設(shè)備和熔覆工件的具體情況，選擇合適的硬件技術(shù)參數(shù)和熔覆加工工藝參數(shù)。