激光熔覆设备的组成

1. 激光熔覆设备（1）激光器  激光熔覆设备与激光焊相似，也是由多个系统组成的。*的三大模块是激光器及光路系统、送粉系统、控制系统。激光熔覆成套设备的组成包括： 激光器、冷却机组、送粉机构、加工工作台等。激光器是激光熔覆设备的核心部分，直接影响熔覆的效果。光路系统用于将激光器产生的能量传导到加工区域，光纤是当今光路系统的主要代表。较初激光熔覆主要采用1~10kW的CO2激光器（用于大型零件激光熔覆）和500W左右的YAG激光器。YAG激光器输出波长为1.06μm，较CO2激光器波长小1个数量级，因而更适合非铁金属的激光熔覆。采用YAG激光熔覆在小型零部件方面更有优势。近年来半导体光纤激光器异军突起，日益受到人们的重视。（2）送粉系统  送粉系统是激光熔覆设备的一个关键部分，送粉系统的技术属性及工作稳定性对较终的熔覆层成形质量、精度以及性能有重要的影响。送粉系统包括送粉器、粉末传输管道和送粉喷嘴等。如果选用气动送粉系统，还应包括供气装置。

2。依据送粉原理，送粉器可分为重力式送粉器、气动式送粉器、机械式送粉器等几种。为了获得具有优异成形质量、精度和性能的熔覆层，一个质量稳定、精确可控的送粉器是不可缺少的。以气动式送粉器为例，不仅要求保证送粉电压与粉末输送量之间呈线性关系，还须保证送粉电压稳定，送粉流量不会发生较大波动，粉末输送流量要保持连续均匀。对于送粉喷嘴来说，喷嘴孔径对粉末利用率有较大的影响。一般来说，送粉喷嘴的孔径应小于熔覆时激光的光斑直径，以保证粉末有效进入金属熔池。送粉式激光熔覆的粉末飞溅损失较大、利用率较低，粉末束发散是其主要原因。 粉末束在喷嘴出口处形成的发散，导致到达基体表面的部分粉末飞落到熔池之外。只有进入熔池的合金粉末才有助于熔覆层成形。粉末束的发散角越小，进人熔池的粒子越多，粉末实际利用率越高实践表明，减小送粉喷嘴孔径有利于降低粉末束的发散角。从提高熔覆效率、节约合金粉末的角度出发，采用较小孔径的送粉喷嘴可起到明显的效果。 

3。（3）控制系统  控制系统是激光输送端头的载体，对实现激光熔覆成形的精确控制是必不可少的。该控制系统须保证能够在X、Y、Z三个维度进行操纵。但要实现任意复杂形状工件的熔覆，还需要至少2个维度，即转动和摆动，数控机器人可满足这一需求。除以上激光器及光路系统、送粉系统、控制系统外，依据实验或工况条件还可配制辅助装置，例如：1）保护气系统。对于一些易氧化的熔覆材料，为了提高激光熔覆成形质量，应用保护气可保证加工区域的气氛达到技术要求。常见的保护气有氩气和氮气。2）监测与反馈控制系统。对激光熔覆过程进行实时监测，并根据监测结果对熔覆过程进行反馈控制，以保证激光熔覆的稳定性。该系统对成形精度的影响至关重要，如在激光头部位加装光学反馈的跟踪系统，会大幅度提高熔覆精度。