編者多年從事激光熔覆和微束等離子熔覆工藝的應(yīng)用實踐，對此有一些認識和總結(jié)。

　　一、 激光熔覆特點

　　1. 技術(shù)特點

　　激光熔覆最重要特點是熱量集中，加熱快冷卻快熱影響區(qū)小，特別對不同材質(zhì)之間熔融有著其它熱源無法比擬的特點，也正是這一特殊的加熱和冷卻過程，在熔鑄區(qū)域產(chǎn)生的組織結(jié)構(gòu)也不同于其它熔覆（噴焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以產(chǎn)生非晶態(tài)組織，特別是脈沖激光更為明顯。這就是所謂激光熔覆不變形無退火的原因。但編者以為這只是從工件整體宏觀講，而當你對熔覆層和熱影響區(qū)進行微觀分析時，你會看到另一種景象，這一點編者將在后面講到。

　　2. 設(shè)備特點

　　激光熔覆目前國內(nèi)采用采用兩種機型；CO2激光器，YAG激光器。前者為連續(xù)輸出，熔覆用機一般在3KW以上；YAG激光為脈沖輸出，一般在600W左右。對于設(shè)備，一般使用者很難吃透，嚴重依賴生產(chǎn)方的服務(wù)，購買價格昂貴，維護成本、零部件價格很高，再加上設(shè)備穩(wěn)定性和耐受性與國外比較普遍都有差距。因此激光熔覆機一般用在特殊領(lǐng)域，普通工業(yè)制造、維修領(lǐng)域難有效益。

　　3. 工藝特點

　　第一 前期處理：激光熔覆一般只需將工件打磨干凈，除油，除銹，去疲勞層等，比較簡單。

　　第二 送粉：CO2激光器功率較大，一般用氬氣送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。這兩種方式在熔覆時都基本在水平位置形成熔池，傾斜稍大粉末便不能正常送達，激光的使用范圍受到限制，特別是YAG激光器。

　　第三 從熔池形成的狀態(tài)看：由于激光的控制精度高，輸出功率恒定，且沒有電弧接觸，所以熔池大小深度一致性好。

　　第四 加熱快冷卻快：影響金屬相形成的均勻度，也對排氣浮渣不利，這也是造成激光熔覆形成氣孔，硬度不均的重要原因，特別是YAG激光傾向更嚴重。

　　第五 材料選擇：由于不同材料對不同波長激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料選擇限制較大，激光更適于鎳基自熔性合金等一些材料，對碳化物，氧化物的熔覆更困難一些。

　　二、 微束等離子熔覆特點

　　1. 技術(shù)特點：微束等離子熔覆機所采用的等離子束，是一種電離弧，比弧焊機熱量更集中，所以加熱速度更快，為了獲得更集中的離子束，一般采用高壓縮比孔徑，小電流，以便控制基體溫度不致太高，避免引起退火變形。當然這與YAG激光器加熱速度無法比擬。由于等離子弧為連續(xù)工作，造成機體冷卻相對較慢，形成的過渡區(qū)域比激光熔覆要深一些，這對硬面材料熔覆來說，應(yīng)力會釋放的好一些。

　　2. 設(shè)備特點：微束等離子熔覆設(shè)備是在直流焊機的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其電源·噴槍·送粉器·擺動器等，技術(shù)門檻低，容易制造，可靠性好，維護使用簡單，耗電少，使用成本低，通用性好，生產(chǎn)成本低，適應(yīng)性好，便于規(guī)?；a(chǎn)，效益顯著，對環(huán)境要求低，對材料適應(yīng)廣泛。隨著電氣技術(shù)的進步，我國的焊機技術(shù)水平已經(jīng)具備足夠的支持能力。另外設(shè)備體積小，重量小，焊槍可以手持把握，這使它使用起來更靈活方便，輔助工裝的造價便宜。

　　3. 工藝特點：

　　第一 前期處理簡單：只需除銹去污去疲勞層即可。

　　第二 送粉：采用氬氣送粉，送分精度要求低，可以有一定的傾斜度。這樣就允許手工操作，對于金屬修復(fù)比較適用。

　　第三 微束等離子穩(wěn)定性好：微束等離子的穩(wěn)定性好，熔池的形成也易于控制，敷材與機體融合充分，區(qū)域過度較好。

　　第四 加熱和冷卻速度低于激光：熔融狀態(tài)維持時間長，有利于金相組織均勻形成，排氣浮渣較好，在粉末噴出過程中就已經(jīng)加熱，且有氬氣和離子氣的保護，所以熔覆層均勻度更好，氣孔夾渣等缺陷更少。

　　第五 材料選擇：等離子加熱方式對材料限制少，材料選擇更廣泛，對碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。

　　三、 關(guān)于熔覆中的幾個問題

　　1. 關(guān)于焊接應(yīng)力：必須建立一個概念，不管使用了什么樣的名詞（如焊接·堆焊·噴焊·熔覆等）都是在加熱的情況下，在金屬基體上的熔鑄，那么從加熱到熔鑄，再到冷卻這一過程中，必然產(chǎn)生應(yīng)力。除了極特殊材料，一般影響最大的還是收縮應(yīng)力，不同的焊接方式，無非是從加熱方式速度，填充材料和一些其它條件不盡相同。那么減少這種應(yīng)力對基體及熔鑄層的影響，都是工程師追求焊接質(zhì)量時要考慮的重要方面。編者以為，收縮應(yīng)力無法避免，那么應(yīng)力釋放才是解決焊接應(yīng)力問題的關(guān)鍵。也就是說這種收縮應(yīng)力釋放到哪里，從機體到熔鑄區(qū)域應(yīng)力如何分配，才是需要而且能夠解決的問題。

　　2. 為什么激光焊接（熔覆）變形?。褐饕侨坭T區(qū)域小，過渡區(qū)域小，收縮量小。那么材料在收縮過程中所產(chǎn)生的收縮力，不足以使整個機體變形。這就是所謂激光熔覆不變性的原因（所以當機體尺寸過小時同樣會產(chǎn)生變形）這也是激光焊接（熔覆）的優(yōu)勢。那么這種焊接應(yīng)力到哪里去了呢？它主要是釋放到熔鑄區(qū)域和過渡區(qū)域了。那么這就產(chǎn)生了兩個問題。一是熔鑄區(qū)容易產(chǎn)生裂紋，所以激光熔覆對材料的延展性要求比較高，如鎳基粉末；二是過渡區(qū)應(yīng)力大，由于激光焊接過程中加熱快冷卻快，產(chǎn)生的過渡區(qū)尺寸過小，造成這一區(qū)域應(yīng)力集中，這就影響了激光焊接（熔覆）的結(jié)合效果。特別是在基體與焊材機械性能相差較大時，傾向更嚴重，甚至產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，這就要求在激光熔覆時格外注意過渡層的材質(zhì)和厚度設(shè)計。

　　3. 為什么等離子熔覆（堆焊）不易產(chǎn)生裂紋·氣孔等缺陷：主要原因有三。一是等離子做熱源進行熔覆（堆焊）與埋弧焊氣保焊等熱量更加集中，離子弧穩(wěn)定性更好，沒有電極熔耗，輸出熱量均勻，便于控制，這樣使得熔鑄區(qū)熱量分布均勻，材料熔合充分均勻，排氣浮渣都充分，收縮應(yīng)力分布均勻。二是由于等離子設(shè)備控制精度高，對熔鑄區(qū)和過渡區(qū)的控制方便，且均勻度好，應(yīng)力分配更容易控制合理。三是用氬氣保護不需要各種添加劑，也不存在排氫，氧化等問題，所以等離子熔覆（堆焊）更適合大面積，大厚度，高質(zhì)量的硬面熔鑄（如高錳·高鉻陶瓷材料等）適合于制造耐磨板、閥門、軋輥等。

　　4. 熔覆的工藝性：關(guān)于激光熔覆和等離子熔覆，有許多同行發(fā)表了很多文章，大部分都強調(diào)激光的優(yōu)勢，這也是大家所追求的目標。然而，多數(shù)是從微觀角度用金相分析的方法評價激光的。但凡事都有其兩面性，激光熔覆也有其劣勢。在工藝方面就有許多限制，在生產(chǎn)實際中更需要高的操作技能，給許多客戶造成困難。編者認為主要是加熱快，冷卻快造成的熔覆層熔融時間過短造成光斑外緣和內(nèi)緣差別大，組織形成不均勻，應(yīng)力分配不勻，排氣浮渣不充分，造成硬度不均，易形成氣孔夾渣等問題，難以獲得大面積完美的熔覆層，YAG激光尤其為甚。所以激光熔覆從選材到操作都應(yīng)格外細致。等離子熔覆相對激光講輸入熱量大，基體變形量比激光大。但其熔融充分，硬度分布均勻，排氣浮渣徹底。材料選擇范圍廣，易于操作，易獲較為完好的整體熔覆層，成本低，效益好。因此在大面積，大厚度，熔覆方面有著明顯優(yōu)勢。