高速激光熔覆如何提高粉末利用率,降低加工成本?-公司新闻-山东球盟会(中国)智能制造有限公司

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高速激光熔覆如何提高粉末利用率,降低加工成本?

发布时间:2025-07-18

高速激光熔覆技术具有效率高、成本低等优势,但在实际生产中,人们还是普遍认为其上粉率不够高、废粉收集较多致使粉末成本偏高,而粉末成本在整个激光熔覆加工总成本中占比又最大,因此,如何提高粉末利用率来降低粉末成本成为大家关注的一项重要内容。

那么,在进行高速激光熔覆加工时,我们该重点关注哪些方面来提高粉末利用率呢?


 

光粉耦合状况

光粉耦合情况将直观影响高速激光熔覆的粉末利用率,这主要体现在光粉匹配情况和光粉同轴度两个方面。

就光粉匹配而言,由于粉斑大小是由喷嘴本身结构决定的,一旦选定便被固化,因此,光粉匹配多是顺利获得调整光斑大小来匹配粉斑大小。光粉匹配又有光包粉和粉包光两种形式,其中光包粉形式的粉末利用率更高,即光斑要略大于粉斑,若光斑过大会使更多的能量用于辐照基材从而降低熔覆效率。就光粉同轴度而言,同轴度越好,粉末利用率越高,这是毋庸置疑的。


熔覆粉末的选择

要选择粒径适中且流动性良好的熔覆粉末,这样既能保证有较高的粉末熔化率,又有利于粉末陆续在、均匀、流畅地送入熔池中产生冶金反应。

粉末粒径偏大(如>50微米),一是同等重量下粉末比表面积小,致使激光能量中用于粉末熔化的能量减少,二是利于激光透过粉末辐照工件表面,致使激光能量中用于基材熔化的能量增加,根据能量守恒定则,均不利于提高粉末利用率。

粉末粒径偏小(如<20微米),虽然有利于粉末熔化,但粉末流动性(可使用霍尔流速计测量)明显变差,粉末不能陆续在、均匀、流畅地送入熔池中,且粉末粒径过小还会加剧粉末烧蚀,产生大量烟尘,不利于提高粉末利用率及熔覆加工正常进行。

喷嘴选择

喷嘴结构含有几个重要参数:粉焦距、粉斑大小及粉末汇聚形式。粉焦距主要影响高速激光熔覆过程是否稳定进行,粉焦距过小则喷嘴容易反光受热粘嘴进而堵塞出粉口造成熔覆中断,粉焦距过大则氩气对熔池保护效果变差造成熔覆表面氧化严重。

粉末汇聚形式主要有环形汇聚和多点汇聚,多点汇聚又分三路、四路、六路等,但从生产实际看,环形汇聚的粉末汇聚效果最好,但容易受粉末重力作用影响,故激光头通常保持竖直向下状态。粉斑大小,主要用于后续的光斑匹配,大多在2mm左右。

 

工艺参数

合理的工艺参数(如激光功率、送粉量、熔覆线速度、搭接率等)也会一定程度上提高粉末利用率。比如,合适的搭接率会降低熔覆层表面粗糙度,从而减少后续机加工量;合适的能量密度输入会尽可能熔化输送至熔池处的粉末,防止粉末因来不及熔化而溅出;合理的工艺参数还会降低工件变形,从而减少后续机加工量。

此外,还有许多操作细节会影响粉末利用率,如装夹工件跳动情况、粉末烘干状态、气体流量设置、熔覆前工件表面预处理状态、激光头熔覆姿态等等。要知道,提高熔覆产品一次合格率也是提高粉末利用率的另一种表现。因此,在工件长时间熔覆过程中,保证熔覆层厚度均一性是相当必要的,这就需要配备一款能够长时间稳定送粉的高精度送粉器。

 

高精度送粉器

球盟会(中国)送粉器以同轴送粉的方式,即使在高功率、大送粉量的工作中也能保持稳定,其独到的高精度微量送粉技术,现被广泛应用到多个行业的制造工艺中。

球盟会(中国)送粉器采用特殊密封技术,气体用量较同类产品降低了10-20%。粉瓶设有容量检测模块,粉末量不足时自动报警,便于操作人员随时进行粉末补给。可视化粉盘设计随时观察粉盘工作状态,粉盘的特殊镀层处理,使其更加耐磨持久,减少耗材的更换频率。内置数控系统和高精度气体流量计,避免了气体压力和温度变化对送粉精度的影响,重复送粉精度≤±1%,保证了工艺过程的稳定可靠性,确保24小时不间断的进行高速激光熔覆。

提高粉末利用率,降低熔覆的加工成本,需要根据设备和熔覆工件的具体情况,选择合适的硬件技术参数和熔覆加工工艺参数。要考虑到整个加工过程的粉末利用率,而不单单是熔覆过程中的粉末利用率。