激光熔覆设备及方法

1.激光熔覆用设备

激光熔覆试验采用大功率光纤激光试验系统，该系统主要包括大功率光纤激光器（YLS-6000-S2T）、控制机器人（ABB）、同轴聚焦式送粉系统（DPSF-2）、激光头（HIGHYAG）和示教器。

1）大功率光纤激光器

激光熔覆试验时所用的激光器产于美国IPG公司，型号为YLS-6000-S2T，输出激光的波长为1075±5nm，最大输出功率为6.0kW，其工作稳定性小于2%。试验时焦距为460+10mm，激光焦点处的斑点为5mm×5mm的方形光斑，其能量在整个焦点面积内平均分布。

2）同轴送粉系统

试验所采用的送粉系统为双筒送粉器（北京航空制造工程研究所，型号为DPSF-2）。双筒带搅拌器，可送粉粒度范围为20～200μm。通过调整送粉盘转速改变送粉量大小。激光熔覆过程中，选用氩气作为送粉介质，同时对熔覆粉末进行保护。

在激光熔覆试验时选用同轴激光送粉器。该送粉头周围设计了四个对称分布的送粉口，用四个送粉管与送粉器连接。另外，在激光熔覆时，由于送粉头一直处于高温状态，为了降低在试验时高温对其的影响，所以在送粉头的周围设计有一个循环水冷却系统的送水和出水的进出口；同时为了保证试验效果，在激光头上安排了一个保护气的送气口。激光熔覆时，熔覆喷嘴和基体表面之间的距离为13mm。

2.激光熔覆实验方法

1）干燥粉末

在激光熔覆试验前，将已配置好的粉末放置干燥箱内进行干燥处理，设置加热温度为200℃，加热以及保温时间约为2h。等到试验时再将粉末倒入送粉器，防止粉末再次受潮，同时使用送粉器自带的搅拌器将粉末搅拌均匀，保证送粉顺畅。

2）激光熔覆

实验中采用同步送粉法进行激光熔覆，即通过送粉器将所需合金粉末送入激光光束下通过激光加热实现熔化，并快速凝固与基体形成冶金结合作用，形成熔覆层。试验时，激光功率为2000～4700W，扫描速度为16～96mm/s。