超高速激光熔覆是指金属合金粉末经激光辐照后,与基体表层同时熔化熔融,并快速冷却凝固后形成表面合金层。常规的激光熔覆过程中,激光能量主要用于熔化基体材料形成熔池,粉末注入熔池后熔化,再凝固形成防护涂层。超高速激光熔覆技术在本质上改变了粉末的熔化位置,使粉末在零件上方就与激光交汇发生熔化,随之均匀涂覆在零件表面。

采用同步送粉式激光熔覆在Q345钢基体上熔覆一层Fe-Cr-B合金熔覆层,研究了熔覆层表面的宏观形貌,采用着色探伤剂对熔覆层表面进行了着色探伤,统计了熔覆层表面的裂纹信息,讨论了激光能量密度、激光熔覆路径及熔覆层表面宏观形貌三者之间的关联性,获得了Fe-Cr-B合金粉末激光熔覆的最佳激光熔覆工艺参数。

为提升液压支架油缸的激光熔覆质量,通过工艺实践,综合分析了高速激光熔覆、普速激光熔覆涂层成形特点,探讨了油缸母材、合金粉末及二者适用关系。结果表明:高速、普速激光熔覆匹配合金粉末颗粒度分别为100~300目、300~500目,为降低熔覆飞溅、提升送粉均匀性,颗粒度分布区间进一步调整为90~250目、270~400目;油缸母材常用材料27SiMn钢、30CrMnSiA钢、40Cr钢对合金粉末的适用性无明显差别,但稀释率及搭接处缺陷要求严格控制工艺参数;熔池保护时采用氩气保护熔池相比氮气可获得更好的熔覆宏观表面。

为了提升27SiMn钢液压支架立柱的使用性能,开展了铁基合金粉末的开发及工艺验证,并对开发的3批次合金粉末进行对比检测、分析流动性、松装密度、表面形貌等物理性能,通过熔覆过程特点、成形性能来验证各合金粉末的使用性能。结果表明:流动性为17s/50g、松装密度为4.2g/cm3的2#合金粉末具备最佳熔覆效果,其颗粒形状规则、粒度分布均匀、表面无卫星球吸附,激光熔覆后能够获得良好的表面硬度及耐腐蚀性能,满足工业化熔覆生产需求。