3 鈦及鈦合金表面處理技術(shù)

3.1 激光加工工藝參數(shù)

激光加工工藝參數(shù)的選擇極大地影響著涂層質(zhì)量。激光加工工藝參數(shù)包括激光功率、掃描速度、光斑大小、熔道重疊率、光斑形狀等。激光功率過高、掃描速度過慢會使熔池深度增加，熔池內(nèi)的有效成分被燒蝕，從而使形成的熔覆層稀釋率過大，涂層內(nèi)的強(qiáng)化相減少，導(dǎo)致涂層性能降低；激光功率過低且掃描速度過快，會使鈦合金表面基體與粉末來不及融化，不能形成良好的冶金結(jié)合，或者熔池中的氣體或殘?jiān)鼇聿患吧细∨懦?，致使形成的熔覆層與基體結(jié)合不夠緊密，熔覆層內(nèi)部有氣孔或夾渣，影響了熔覆層的質(zhì)量。為了使涂層具有良好的性能，需要通過試驗(yàn)或者計(jì)算機(jī)模擬出合適的激光功率及掃描速度的數(shù)值。合適的激光功率和掃描速度，會使涂層的稀釋率低，熔覆層中晶粒細(xì)化，涂層與基體有良好的冶金結(jié)合。

3.2 粉末添加方式

3.2.1預(yù)置法

預(yù)置法是直接將粉末放置于基體表面。常用的放置方法有直接放置、用粘結(jié)劑粘結(jié)放置、用噴涂的方式放置。直接放置常用于實(shí)驗(yàn)室，方法簡單靈活，熔覆時不會引入其它雜質(zhì)，但是放置上的粉末在熔覆前容易掉落。用粘結(jié)劑粘結(jié)放置的方法比直接放置容易操作，但是在激光熔覆時粘結(jié)劑受熱分解會產(chǎn)生一些雜質(zhì)，可能會影響涂層的質(zhì)量。所以需要選擇合適的粘結(jié)劑，使其對涂層的影響最小。常用的噴涂方法有等離子噴涂、火焰噴涂等。噴涂的方法不會對熔覆材料造成污染，而且預(yù)置粉末與基體結(jié)合緊密。但是這種方法需要額外設(shè)備，增加了工藝成本。

3.2.2同步送粉法

同步送粉法是用送粉管將粉末定量地送入激光的照射區(qū)，方法比較靈活，適用于工業(yè)大量的生產(chǎn)作業(yè)，易于實(shí)現(xiàn)自動化加工。同步送粉法需要考慮送粉速率、粉末顆粒大小、送粉氣體等因素。用數(shù)值模擬的技術(shù)對同步送粉激光熔覆過程中的空氣動力學(xué)、粉末傳送、激光功率和基材的熱處理進(jìn)行建模，研究了參數(shù)變化對熔覆層的影響。

3.3 其它影響因素

基材的熱處理對激光熔覆層的質(zhì)量也有很深的影響。由于激光熔覆熔化和凝固速率都很快的特點(diǎn)，使得熔覆層內(nèi)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。特別是在用激光熔覆陶瓷材料時，極易因?yàn)槿鄹矊涌焖倮鋮s時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而使涂層表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。為了減少熔覆過程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，可以對基材進(jìn)行預(yù)熱處理，在熔覆后控制冷卻速率或進(jìn)行熱處理。也有學(xué)者為了使涂層中晶粒更加細(xì)化，在激光熔覆時提高熔覆層冷卻速率。激光熔覆層質(zhì)量的好壞還與熔覆過程中是否有保護(hù)氣體及保護(hù)氣體的種類、流速有關(guān)，常用于激光熔覆的保護(hù)氣體有氬氣、氮?dú)獾?。有些研究者在激光熔覆過程中采用超聲波輔助熔覆的方法制備晶粒更細(xì)的熔覆層。超聲波輔助熔覆過程可以阻止熔覆層裂紋和孔隙的產(chǎn)生，細(xì)化了晶粒，提高了熔覆層組織的均勻性，提高了熔覆層的質(zhì)量。

4 結(jié)論

綜上所述，針對鈦合金零件進(jìn)行加工，還要結(jié)合零件加工難度采取措施對傳統(tǒng)車削工藝流程進(jìn)行改進(jìn)，通過合理選擇刀具材料、角度、冷卻液和實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)調(diào)整提高零件加工質(zhì)量和效率，從而推動車削加工技術(shù)的發(fā)展。

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