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等离子熔覆与激光熔覆的优缺点

关键词：薄板焊接、等离子表面处理、中部槽堆焊、粉末堆焊机、等离子
堆焊机、等离子堆焊、上海粉末堆焊哪家好、等离子焊机说明、等离子熔覆工
艺

一、激光熔覆特点

1.技术特点

激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同
材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过
程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手
段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔
覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层
和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。

2.设备特点

激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者
为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在
600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买
价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比
较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领
域难有效益。

3.工艺特点

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第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳
层等，比较简单。

第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，
一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾
斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。

第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没
有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。

第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也
是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。

第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光
熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，
氧化物的熔覆更困难一些。

二、微束等离子熔覆特点

1.技术特点：

微束等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集
中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，
小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然这与YAG激光
器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形
成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放的好
一些。

2.设备特点：

微束等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉
器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使
用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，
对环境要求低，对材料适应广泛。随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平
已经具备足够的支持能力。另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这
使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。

3.工艺特点：

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第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。

第二送粉：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。这样
就允许手工操作，对于金属修复比较适用。

第三微束等离子稳定性好：微束等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控
制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。

第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均
匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的
保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。

第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化
物，氧化物的熔覆更容易一些。

三、关于熔覆中的几个问题

1.关于焊接应力：我们必须建立一个概念，不管使用了什么样的名词（如
焊接·堆焊·喷焊·熔覆等）都是在加热的情况下，在金属基体上的熔铸，那么从
加热到熔铸，再到冷却这一过程中，必然产生应力。除了极特殊材料，一般影
响最大的还是收缩应力，不同的焊接方式，无非是从加热方式速度，填充材料
和一些其它条件不尽相同。那么减少这种应力对基体及熔铸层的影响，都是我
们追求焊接质量时要考虑的重要方面。我以为，收缩应力无法避免，那么应力
释放才是解决焊接应力问题的关键。也就是说这种收缩应力释放到哪里，从机
体到熔铸区域应力如何分配，才是我们需要而且能够解决的问题。

2.为什么激光焊接（熔覆）变形小：主要是熔铸区域小，过渡区域小，收
缩量小。那么材料在收缩过程中所产生的收缩力，不足以使整个机体变形。这
就是所谓激光熔覆不变性的原因（所以当机体尺寸过小时同样会产生变形）这
也是激光焊接（熔覆）的优势。那么这种焊接应力到哪