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激光熔覆的稀释率和搭接率介绍

稀释率的概念

稀释率是指在激光熔覆中,由于熔化基材的混入而引起的熔覆合金成分的变化程度,用基材合金占总熔覆层的百分率表示(符号η)。

H:熔覆层高度,h:基材熔深,W:熔覆层宽度

η=A2/(A1+A2)=h/(H+h)

不同修复工艺稀释率对比

热喷涂/等离子喷涂:η=0,

仅为机械结合,容易脱落

堆焊:η=30-60%,基体过度稀释涂层,

热影响区过大,容易产生焊接缺陷

激光熔覆:η<10%,稀释率低,热影响区小,

化学冶金结合,结构致密,修复效果好
搭接率的概念

单道熔覆时,熔覆层不是平面,而是凸面。(表面张力梯度引起的强制对流和润湿性的共同作用)

熔覆层截面形貌

如果不进行搭接,不同道次连接处熔覆层有效厚度为0,表面粗糙度差。

多道熔覆时,相邻熔覆道间的搭接宽度D0与单道熔覆层宽度W之比。

R0=D0/W x 100%

搭接率对熔覆层形貌的影响

R0偏小:相邻熔覆道之间会出现明显的凹陷区,

但两个熔覆道高度是一致的。

R0适中(40-50%):会有较好的熔覆效果,

且两道熔覆道高度相同。

R0偏大:出现搭接区的凸起,且两熔覆道高度不同。

如果继续叠层熔覆,会将缺陷进一步放大,导致无法熔覆成型。

搭接率对熔覆层组织和性能的影响

搭接处金相组织

搭接处被激光重新加热,树枝晶更加明显,未搭接部分受到热传导作用,产生自回火,硬度下降。

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