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激光熔覆焊接點的幾何形狀影響激光沉積焊接
來源:
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作者:輝銳集團
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發(fā)布時間: 2021-05-24
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通過激光熔覆沉積焊接，用戶可以在圓形和寬光束之間進行選擇。在實踐中，他們通常更喜歡寬線點-并非總是正確，因為在許多情況下，圓點幾何更有意義。圓形噴射還是寬噴射？當(dāng)涉及到具有高涂層率的激光熔覆焊接時，用戶通常會有一個明顯的偏愛：他們更喜歡寬尺寸的線斑，尺寸大多為19 mm×6 mm或16 mm×6 mm，因為它們可以實現(xiàn)更高的涂層率，因此更經(jīng)濟比圓形梁的尺寸要大，典型值約為8毫米至10毫米。盡管使用圓形光斑需要幾個重疊的激光軌跡才能涂覆表面，但是基于寬光束的激光熔覆工藝在這方面更為有效。此處也需要重疊，但是由于軌道寬度較大，因此其數(shù)量比圓梁小。即使是具有高頂帽輪廓的圓點，即焦平面中的能量分布，仍然有40％左右的重疊率。這引起了許多用戶對全向方法的基本懷疑。
寬光束，幾何形狀簡單，涂層率高
但是仔細檢查，情況就不是那么簡單了。與通常的假設(shè)相反，粗線斑點并不是所有形式的激光熔覆沉積焊接的正確方法。根據(jù)工件的幾何形狀，它們的使用甚至可能適得其反-并且在可能的情況下，它不是強制性的。因為全向光束而不是寬光束實際上是唯一可以實現(xiàn)所有形式的激光熔覆沉積焊接的光束。這并不排除在個別情況下寬線斑點會更好。但是是否應(yīng)該單獨檢查。在直接比較中，寬射流和圓形射流最初顯示的熔覆速率沒有重大差異。弗勞恩霍夫材料與光束技術(shù)研究所用Laserline進行的對比測試表明了這一點。-LDF 20000-200二極管激光器。在軸的Inconel 625涂層中，表面直徑為12.5 mm的圓點表面上產(chǎn)生的表面速率明顯高于16mm×6 mm的1.17m2/ h的面積速率，為1.76m2/ h。但是，粉末的施用率幾乎相同，分別為14.25 kg / h（線性）和14.7 kg / h（圓形）。因此，寬射流僅獲得了較厚的單個層。除了這些數(shù)據(jù)之外，在高負載下噴嘴的長期穩(wěn)定性也具有工業(yè)意義。這就是今天寬噴頭仍然優(yōu)越的地方。具有20 kW激光功率的扁平噴嘴已經(jīng)在工業(yè)中使用。相反，用于圓形激光束的噴嘴在連續(xù)使用中通常被限制為最大10 kW激光功率。
進給速度影響結(jié)果質(zhì)量
因此，寬線斑點可能是有利的，特別是對于具有簡單表面幾何形狀的組件。例如，如果需要使用特別高的激光功率對旋轉(zhuǎn)對稱軸進行涂層，則工業(yè)用戶可以使用寬噴嘴實現(xiàn)更高的應(yīng)用率。與對比測試中涂層效率的差異相比，出現(xiàn)了不同的涂層質(zhì)量甚至更加清晰。進給速度在這里起著重要的作用：為了創(chuàng)建最佳的熔池，寬射流和圓形射流首先都應(yīng)具有均勻的強度分布。對于具有非常高的光束質(zhì)量和高斯強度分布的激光器，較高的能量集中會導(dǎo)致焊縫池過熱和混合增多，同時在邊緣區(qū)域存在連接錯誤的風(fēng)險。光纖引導(dǎo)的Laserline二極管激光器具有的優(yōu)點是，它已經(jīng)提供了非常均勻的，幾乎像大禮帽的強度分布，并且可以用于圓形光束和寬光束。
寬光束，幾何形狀簡單，涂層率高
但是仔細檢查，情況就不是那么簡單了。與通常的假設(shè)相反，粗線斑點并不是所有形式的激光熔覆沉積焊接的正確方法。根據(jù)工件的幾何形狀，它們的使用甚至可能適得其反-并且在可能的情況下，它不是強制性的。因為全向光束而不是寬光束實際上是唯一可以實現(xiàn)所有形式的激光熔覆沉積焊接的光束。這并不排除在個別情況下寬線斑點會更好。但是是否應(yīng)該單獨檢查。在直接比較中，寬射流和圓形射流最初顯示的熔覆速率沒有重大差異。弗勞恩霍夫材料與光束技術(shù)研究所用Laserline進行的對比測試表明了這一點。-LDF 20000-200二極管激光器。在軸的Inconel 625涂層中，表面直徑為12.5 mm的圓點表面上產(chǎn)生的表面速率明顯高于16mm×6 mm的1.17m2/ h的面積速率，為1.76m2/ h。但是，粉末的施用率幾乎相同，分別為14.25 kg / h（線性）和14.7 kg / h（圓形）。因此，寬射流僅獲得了較厚的單個層。除了這些數(shù)據(jù)之外，在高負載下噴嘴的長期穩(wěn)定性也具有工業(yè)意義。這就是今天寬噴頭仍然優(yōu)越的地方。具有20 kW激光功率的扁平噴嘴已經(jīng)在工業(yè)中使用。相反，用于圓形激光束的噴嘴在連續(xù)使用中通常被限制為最大10 kW激光功率。
進給速度影響結(jié)果質(zhì)量
因此，寬線斑點可能是有利的，特別是對于具有簡單表面幾何形狀的組件。例如，如果需要使用特別高的激光功率對旋轉(zhuǎn)對稱軸進行涂層，則工業(yè)用戶可以使用寬噴嘴實現(xiàn)更高的應(yīng)用率。與對比測試中涂層效率的差異相比，出現(xiàn)了不同的涂層質(zhì)量甚至更加清晰。進給速度在這里起著重要的作用：為了創(chuàng)建最佳的熔池，寬射流和圓形射流首先都應(yīng)具有均勻的強度分布。對于具有非常高的光束質(zhì)量和高斯強度分布的激光器，較高的能量集中會導(dǎo)致焊縫池過熱和混合增多，同時在邊緣區(qū)域存在連接錯誤的風(fēng)險。光纖引導(dǎo)的Laserline二極管激光器具有的優(yōu)點是，它已經(jīng)提供了非常均勻的，幾乎像大禮帽的強度分布，并且可以用于圓形光束和寬光束。
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