机械工程学报

作者：刘凡, 吉绍山, 傅戈雁, 石世宏

单位：苏州大学机电工程学院 苏州 215021

关键词：激光熔覆,三光束,光内送丝,工艺参数,几何特征；

基金：国家重点研发专项（2017YFB1103601）、国家自然科学基金（61903268，51701134）、江苏省自然科学基金（BK20190823）和中国博士后基金（2019M661921）资助项目。

采用“三光束光内同轴送丝”激光熔覆新方法研究可以获得表面质量较高单道熔覆层的工艺参数组合方案。建立三光束激光熔覆工艺参数与熔覆层表面形貌关系以及几何特征变化规律的数学模型，通过激光提供的单位能量密度E1与丝材所需的能量密度E2之间比值关系判断熔覆层表面形貌状态，工艺参数和熔覆层几何特征关系的数学模型预测熔覆层几何特征变化规律，并采用单因素试验法进行验证。研究结果如下：E1/E21.6，熔池能量“过剩”，这三种情况形成的熔覆层表面质量较差；只有当1.5≥E1/E2>1.1，熔池能量“充足”能够充分熔化进入熔池的丝材，且丝材能够以连续平稳的“搭桥过渡”方式熔入熔池，熔覆层表面连续光滑，质量较高；熔覆层几何特征变化规律：数学模型预测值变化趋势与试验值基本吻合，离焦量减小，熔覆层宽度W减小，高度H增大，宽高比a减小；激光功率增大，熔覆层宽度W增大，高度H减小，宽高比α增大。扫描速度增大，熔覆层宽度W减少，高度H减少，宽高比a略有增加。送丝速度增大，熔覆层宽度W和高度H都会增大，宽高比α减小。综上采用“三光束光内同轴送丝”新方法对不锈钢304材料的丝材和基材进行激光熔覆试验，工艺参数组合方案满足1.5≥E1/E2>1.1，可以制备出表面形貌佳熔覆层。

来源：2020年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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