高速激光熔覆加工参数

2024年3月29日发(作者：俞和)

高速激光熔覆相关技术参数介绍

高速激光熔覆是一种快速激光表面处理技术，主要涉及技术参数分为两个方面，一是

激光熔覆过程中，设备的调试设置参数，称为加工参数；二是熔覆完成后，对熔覆效果质

量的测评衡量参数，称为检测参数。

加工参数主要包括激光功率、光斑形状、光斑尺寸、加工距离、搭接率、熔覆速度、

送粉方式、保护气气压共8项关键参数。

（1）激光功率，激光器单位时间内输出的能量。高速激光熔覆一般用KW级激光器，

如ZKZM-2KW和ZKZM-4KW在市场上推广应用较多，可满足大部分的领域使用需求。

（2）光斑形状，常见的光斑形状分圆形和矩形两种，用户根据加工对象特点选择使用。

（3）光斑尺寸，光斑尺寸主要影响光功率密度，即单位面积的光能量大小，同等功率

条件下，光斑尺寸越小，光功率密度越大，高功率密度光斑适宜熔覆高熔点的金属粉末。

（4）加工距离，指激光出光口距基体表面的距离。加工距离过远，金属粉末容易发散，

粉末利用率低；加工距离近，激光熔覆头受激光辐射表面温度过高，严重造成粉末堵塞。

（5）搭接率，搭接率是影响熔覆层表面粗糙度的主要因素，搭接率提高，熔覆层表面

粗糙度降低。但搭接部分的均匀性很难得到保证。每道熔覆层之间相互搭接区域的深度与

每道熔覆层正中的深度有所不同，从而影响了整个熔覆层。高速熔覆的搭接率高达

70%-80%(普通熔覆的搭接率为30%-50%)。

（6）熔覆速度，熔覆线速度和熔覆面积速率均可表示熔覆速度大小。中科中美高速激

光熔覆实测线速度为30m/min-100m/min，在熔覆厚度0.2-0.5mm时，熔覆效率每小时

0.7-1.2平方米。

（7）送粉方式，高速激光熔覆送粉方式主要有环形送粉和中心送粉两种方式，中心送

粉较环形送粉粉末利用率高，但设计难度较大，光束需呈环形围绕送粉管一周，目前市场

上环形送粉应用较多。

（8）保护气气压，保护气压力大小加工时可调。保护气一般使用氮气或氩气，主要用

于送粉以及在激光熔覆熔池周围形成保护区域，减少氧化。

检测参数是在高速熔覆完成后，对熔覆层质量好坏的衡量参数，主要包括孔隙率、硬

度、结合强度、稀释率、冷热疲劳性能、表面粗糙度等。

（1）孔隙率，高速激光熔覆在熔覆过程中不可避免存在着孔隙，孔隙度的大小与金属

粉末温度和速度以及粉末运动角度有关，一般来说粉末运动速度慢熔覆层的孔隙率会大。

（2）硬度，由于高速激光熔覆层在形成时的激冷和高速撞击，熔覆层晶粒细化以及晶

格产生畸变，使涂层得到强化，因此，激光熔覆层的硬度比一般材料的硬度要高。ZKZM

高速熔覆激光设备熔覆粉末，熔覆层表面硬度可达 HRC。

（3）结合强度，高速激光熔覆层与基体为冶金结合，即熔覆层和基体的界面间原子相

互扩散而形成结合，这种结合是在激光作用基体和金属粉末产生高温以及粉末高速运动的

状态下形成的。中科中美高速激光熔覆层与基体结合强度可高达360MPa。

（4）稀释率，指熔敷金属被稀释的程度，用基材在熔覆层中所占的百分比来表示。稀