激光再制造专题 | 激光熔覆工艺介绍及应用案例

发布时间：2025-06-27 13:08

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导语

激光再制造作为一种较为先进的修复手段，在各行业具有广泛的用途，激光熔覆不仅可以使损伤的零部件恢复外形尺寸，还可以使其使用性能达到甚至超过新品的水平。而再制造成本仅为新品的50%，节能60%、节材70%，是重大工程装备修复新的发展方向。

近年来，石油、煤炭、钢铁、电力、航空航天各行业设备老化、工件磨损、报废，企业需要大量资金更换生产设备的零部件。同时，随着激光再制造技术在石油、电力、航天航空等行业应用的推广及普及、智能高效激光再制造系统的成功开发，预计激光再制造市场可达到上千亿的行业规模。

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激光再制造概念广泛，包括激光熔覆、激光淬火、激光合金化等技术，本文从激光熔覆角度进行实际应用及工艺分析。

一、激光熔覆

激光熔覆是指以不同的填料方式（同步送粉或预置粉末）在被涂覆基体表面上放置所选择的涂层材料，利用高能激光束(104-106W/cm2)辐照，涂层材料与基体材料成冶金结合（不低于基材90%），从而显著改善基体材料表面的耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化等特性。

二、激光熔覆应用及工艺说明

1、工件情况

2、实验目标

（1）熔覆厚度单边0.8mm

（2）熔覆变形量<0.15m

3、工艺说明

（1）激光熔覆主要参数说明

影响激光熔覆效果有以下5大参数特性，各参数相互影响，是一个复杂的过程，必须采用合理的参数调节，匹配组成特定熔覆工艺路线。

（2）应用参数设置

（3）实验设备

创鑫激光MFMC-4000W多模连续光纤激光器波长范围1070~1090mm，光电转换效率高达30%。光束质量高、稳定性佳，是厚板激光切割、激光焊接及激光熔覆、表面热处理等应用的理想激光源。采用光纤配QBH 头输出，可配合激光加工头、振镜等与机器人、机床等进行系统集成，广泛应用五金、医疗、汽车、船舶、航空、工程机械等领域。

三、激光熔覆修复步骤

1、工件检测及预加工

首先检测立柱表面原有电镀层破损情况，确定熔覆区域，其次检测立柱长度方向上的变形情况（采用目视及百分表检测），若原始变形量（跳度）>0.2mm，则要进行校正处理（可采用四柱压力机配合激光笔进行校正），再次，去除立柱表面熔覆区域原有的电镀层，采用车床进行去除电镀层，并视具体变形量进行车削，圆跳度<0.05mm。

2、熔覆前准备

车削后的立柱通过专用工装装夹到旋转设备上，并对立柱表面熔覆区域进行除锈、除油；

粉末烘干待用；

熔覆前采用脱脂棉配合酒精对激光器镜头进行擦拭。

3、激光熔覆过程

通过三轴运动设备及旋转设备共同设置熔覆的扫描速度、搭接量及其它参数的编程；

通过三轴运动设备及工件位置共同设置熔覆的离焦量、光斑位置；

采用预制送粉方式，调节送粉器送粉量以达到预定熔覆厚度（目视及送粉器度数相配合）；

调节激光器控制柜，设定激光熔覆功率；

立柱内部通入循环水冷却，开始进行激光熔覆。

4、熔覆后处理

熔覆后的立柱，由于熔覆表面粗糙度过大，需要精加工。采用外圆磨床进行最后的磨削终处理，一方面达到表面粗糙度要求，另一方面恢复原始尺寸。最后，修复好的立柱进行组装、打压等测试后完成交付。