激光熔覆的案例
分析比較等離子熔覆與激光熔覆的優缺點
一.激光熔覆特點
1.技術特點
激光熔覆最重要的特點是熱量集中、加熱快、冷卻快、熱影響區小，特別對不同材質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，在熔鑄區域產生的組織結構也不同于其它熔覆（如噴焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以產生非晶態組織，特別是脈沖激光更為明顯。
這就是所謂激光熔覆無退火、不變形的原因，但我以為，這只是從工件整體宏觀講，而當你對熔覆層和熱影響區進行微觀分析時，你會看到另一種景象。
2.設備特點
激光熔覆，目前國內采用兩種機型：CO2激光器和YAG激光器。前者為連續輸出，熔覆功率一般在3KW以上；YAG激光為脈沖輸出，一般在600W左右。
對于設備，一般使用者很難吃透，嚴重依賴生產方的服務，購買價格昂貴，維護成本、零部件價格很高，再加上設備穩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域，普通工業制造、維修領域難有效益。
3.工藝特點
（1）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。
（2）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。
（3）從熔池形成的狀態看
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。
（4）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。
（5）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。
展開 超高速激光熔覆，來點不一樣的......
激光熔覆與工業中常用的堆焊、熱噴涂和等離子噴焊等相比，激光熔覆有著下列優點：
基體與熔覆層結合強度高、熱影響區小、熔覆層與基體晶粒細小效率高、節約昂貴材料、可制備梯度功能材料、激光熔覆技術可控性好，易實現自動化控制，覆層質量穩定。
超高速率熔覆技術是通過同步送粉添料方式，利用高能密度的束流使添加材料與高速率運動的基體材料表面同時熔化，并快速凝固后形成稀釋率極低，與基體呈冶金結合的熔覆層，極大提高熔覆速率，顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等工藝特性的工藝方法。
適用于電力、航空、航天、兵器、核工業、汽車制造業中需要改善性能的零件。根據工件的工況要求，熔覆各種設計成分的金屬或者非金屬，制備耐熱、耐磨、耐腐蝕、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表面覆層。
超高速激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術，它可以在金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，降低成本，節約貴重稀有金屬材料，因此，世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視．
熔覆工藝：激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
預置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式最為常用。
同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進行同步送料。
預置式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理－－－預置熔覆材料－－－預熱－－－激光熔化－－－后熱處理。
同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理－－－送料激光熔化－－－后熱處理。
展開 一種可用以優化和規劃激光熔覆工藝的方法
激光熔覆（Laser Cladding）是一種表面改性技術，是金屬增材制造中廣泛使用的一種技術。激光熔覆通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結合的熔覆層。
激光熔覆技術是一種經濟效益高的技術，它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，降低成本，節約貴重稀有金屬材料。與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點，而且可控性好，可實現三維自動加工，加工質量高。但是在激光熔覆的制造過程中仍存在一些不可預測的失敗的情況。
根據3D科學谷的了解，日前有研究人員發表了題為“On the role of capillary and thermo capillary phenomena on microstructure at laser cladding.” (激光熔覆微結構中毛細和熱毛細現象的作用) 的論文，提出了一種可用以優化和規劃激光熔覆工藝的方法。
一種預估熔覆層微觀結構的模型
研究人員認為激光熔覆過程中熱質傳遞的直接數值模擬（DNS）是該技術中尋求最佳加工參數的經濟有效的方法。應用DNS，可以在工藝規劃階段就識別失敗區域，提高激光熔覆增材制造的質量和靈活性。
研究人員開發了一種耦合的熔覆模型，可以幫助他們模擬出熔覆層的微觀結構，充分研究激光作用后的流體動力學現象，同時研究熔體和基底的已知接觸角對其的影響。
根據Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami（KJMA）方程，動力學過程具有不均勻的成核和生長速率，該模型研究了熔融粉末在具有不同接觸角度的基底上的擴散，進而優化激光熔覆工藝。
展開 超高速激光熔覆技術： 為中國綠色制造再添新動能
他介紹：“普通的激光熔覆技術速率是0.5—2米/分鐘，而超高速激光熔覆技術可達到50—200米/分鐘，鍍層速度至少提高了100倍。超高速激光熔覆技術的另一個優點是：目前可以在零件表面制備大規模的同成分涂層，這將有可能生產出在生命周期內不會磨損的創新零件?！?目前，北京煤礦機械裝備有限責任公司正計劃與中國機械科學研究總院以及亞琛聯合科技公司開展三方戰略合作，針對煤機液壓支架立柱表面的耐腐蝕涂層制備技術進行工藝研發。該技術以10倍以上的效率在零件基體上制備了不同厚度的耐腐蝕涂層，已經通過標準鹽霧試驗測試(GBT 10125-2012)，耐腐蝕性評級達到國標(GB_T6461-2002)9級水平。
“我們有產品升級和制造技術提升、淘汰落后技術的需要。超高速激光熔覆技術在高質量性能基礎上的高效率、成本適中和制造過程中的綠色環保，以及技術今后的拓展空間讓我們感興趣。”杜春海表示，“其在增材制造、零件再制造以及復合性能材料研發、高端零件價值性能提升和降低成本等方面都有著廣闊的應用前景，將進一步提升我國制造行業的水平?！?經過半年的奮戰，全球第一臺超高速激光熔覆設備已由亞琛聯合科技公司按照中國機械科學研究總院先進制造技術研究中心的技術需求交付完成，第一臺樣機將用于中德雙邊開展大量的可行性研究以及小批量生產?！跋嘈挪痪么蠹揖涂梢钥吹匠咚?em>激光熔覆技術在國內的應用實例?！蓖蹴递x認為，超高速激光熔覆技術的發明是增材技術發展歷程中的革命性一步，它在未來將會極大地刺激金屬3D打印技術的產業化應用。
2015年全球鍍硬鉻市場約為136億4000萬美元，而熱噴涂市場達75億6000萬美元。保守計算，如果超高速激光熔覆技術可以捕捉到10%份額的市場，這種新工藝就可以擁有20億歐元的年市場容量。
展開 
超聲輔助激光熔覆數值仿真
超聲輔助激光熔覆利用高能超聲波在熔體中產生的非線性效應，如超聲空化和聲流效應等，來改善熔池內增強體與熔體的潤濕性，促使增強體在熔體中均勻分布。同時，聲流攪拌作用將空化效應產生的晶核擴散至整個熔池中，有效提高了形核率，均化了溫度梯度和成分分布，降低了偏析程度。這種結合了激光熔覆和超聲振動的技術，可以提高熔覆層的質量和性能。
本案例展示了超聲輔助下激光熔覆的動態過程，仿真結果如圖所示：
該仿真模型考慮了溫度場+流場+超聲場+動網格技術，感興趣的朋友，歡迎交流合作！
comsol激光熔覆仿真模型 ￥50
<p>comsol雙橢球熱源激光熔覆仿真模型。激光熔覆粉末沉積過程中，快速熔化凝固和不同比例粉末的導致了熔池中復雜的流動現象。以及熱行為對凝固組織和性能有顯著影響。通過三維數值模型來模擬在316L上激光熔覆過程中的傳熱、流體流動、凝固過程。僅提供模型，按需購買！</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/751a0fac3c63410c8278ee7ccdbd44a0.gif?
展開 COMSOL激光熔覆仿真 ￥200
<p>激光熔覆（Laser Cladding）亦稱激光熔敷或激光包覆，是一種新的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E6%94%B9%E6%80%A7%E6%8A%80%E6%9C%AF/597555" rel="noopener noreferrer" target="_blank">表面改性技術</a>。它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成冶金結合的添料熔覆層。本次基于COMSOL軟件對激光熔覆問題進行了仿真探索。以下是兩個案例的結果：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202108/97727b26e4b44be5bda7dfbdaad6a2ff.gif" title="Untitled1.gif" alt="Untitled1.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202108/97727b26e4b44be5bda7dfbdaad6a2ff.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202108/97727b26e4b44be5bda7dfbdaad6a2ff.gif?
展開 激光熔覆comsol模型，激光熔池仿真
激光熔覆comsol三維仿真模型，涉及溫度場和速度場，需要的聯系即可，原創模型，可提供答疑，非誠勿擾！
重磅：剎車盤金屬涂層新規，激光熔覆金屬3D打印市場有望爆發
△左側，傳統激光熔覆焊接（LMD或激光金屬熔覆）；右側，極高速激光金屬熔覆 (EHLA)
目前，對于涂覆的常用技術是高速氧氣燃料（HVOF）涂層，這是一種熱噴涂工藝，能夠用于改善或恢復部件的表面性質或尺寸，通過提高耐侵蝕、耐磨性和耐腐蝕性保護設備壽命。HVOF工藝通過專用噴嘴中產生的高溫高速燃燒火焰流，然后將粉末軸送入火焰中，形成致密、強粘附涂層。雖然這種方法十分有效，但是危險性相當高，對于操作員的技術要求也很高，無形中增加了使用成本。
△工藝鏈從六個減少到四個步驟
與HVOF噴涂的熱涂層相比，AMCoating的EHLA工藝還擁有許多優勢：無需對制動盤進行機械和熱預處理，工藝鏈從六個減少到四個步驟。除了高速之外，EHLA還有優于氧氣燃料噴涂的優勢：
通過分子鍵提高附著力
粉體利用率高
涂覆0.1毫米范圍內的更薄層
具有不同特性和厚度的層
制動盤的熱量輸入更低，熱影響區更小
△激光熔覆金屬3D打印涂層的主軸，圖/南極熊駐歐洲志愿者
使用激光金屬沉積技術的AM Cube
南極熊了解到，除了AM Coating之外，這家公司還擁有一種使用激光技術沉積技術的3D金屬打印系統：AM Cube，也可以實現剎車盤表面處理過程。激光金屬沉積技術將原料材料（基于Fe/Ni/Co）用激光束熔化，并通過冶金結合熔合到基材（鋼或鎳基合金）上。該工藝的好處之一是降低了熱負荷，非常適合修復損壞、在選定點加固部件以及通過材料沉積恢復部件的原始幾何形狀。
展開 comsol激光熔覆 ￥50
使用comsol固體傳熱接口、變形幾何接口模擬激光熔覆過程。
Comsol生死單元模擬激光熔覆
通過對比三種通用有限元仿真軟件使用生死單元模擬激光熔覆，得到的結論是COMSOL的建模效率以及計算精度相較于其他兩種可以說是相去天淵。COMSOL模擬選用的物理場為固體力學和固體傳熱，傳熱物理場最主要的邊界是設置熱源，在視頻中的模型中，熱源為高斯面熱源，作用于計算域的上表面；固體力學物理場除了設置固定約束，只需在線彈性材料下添加活化并選擇熔覆層即可。最后通過熱膨脹多物理場將固體力學和固體傳熱完成耦合。 對于有任意掃描軌跡設置需求的同學，可以添加PDE模塊的系數形式邊偏微分方程，選擇一維路徑進行邊界設置，并在研究中通過多步驟計算，先進行系數形式邊偏微分方程穩態計算，然后完成傳熱和力學瞬態計算，最終得到任意路徑下的溫度場和應力場。
展開 
ABAQUS增材制造操作案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域)_第二期 ￥85
這是一個增材制造的教學案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域)。聲明:本cae文件為abaqus2016版本，所以僅適用于2016及以上的版本，但是在最后的壓縮包中添加了inp文件，inp文件不受版本限制，同時python腳本文件及for熱源子程序文件不受版本限制。
案例分為四種掃描方式:
1.單向掃描 2.雙向掃描 3.基于單向掃描的優化 4.基于雙向掃描的優化
模型簡介:
1.涉及'生死單元控制’、'熱源子程序控制’兩項關鍵技術,
2.每個模型至少有三列四層(更容易看出仿真效果)。
3.案例可分析溫度場分布(案例不涉及應力場，因為都差不多，這個案例學會之后，應力場按照我之前的視頻自己改就行了)
4.模型中可以修改的參數有掃描速度、步進寬度、層高、熱源功率等，可以在后續的調試中對參數進行調整。
壓縮包內容包括:
1.案例的cae、inp文件。
2.生死單元控制的.py腳本文件,熱源子程序文件.for。
3.結果文件的gif圖展示。
(咨詢QQ:773611784)
展開 ABAQUS增材制造操作案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域）_第一期 ￥65
這是一個增材制造的教學案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域)。
聲明:本cae文件為abagus2016版本，所以僅適用于2016及以上的版本，但是在最后的壓縮包中添加了inp文件，inp文件、for熱源子程序不受版本限制。
這只是一個demo，所有的技術是都有展示的，只是模型精度比較差。型中的生死單元控制是利用GUI界面設置的，對于簡單的增材制造模擬可能會滿足要求，但是針對需要進行多次生死單元轉換的模型，依舊建議利用python腳本進行設置。
模型簡介:
1.技術涉及“生死單元的控制(GUI控制)"、“熱源子程序控制”兩項關鍵技術。
2.壓縮包包含案例文件兩個，子程序一個，第一個案例(laser NT)是純溫度場仿真，第二個案例(laser NTS)是熱力耦合的仿真，利用的是直接耦合的方法。
3.模型為單軌道熔覆案例，對于需要控制多軌道的仿真，技術都是一樣的。
4.包含laser NT案例的操作幫助視頻。
(咨詢QQ:773611784)
展開 ansys激光熔覆溫度場模擬 ￥150
激光單道熔覆文件
當修船遇上激光，產業升級有了重要可選項！
除碳鋼深銹的清除效率較低、激光無法照射的孔腔難以清洗外，激光清洗幾乎可以全部勝任其余清洗任務。
激光熔覆應用還可擴展
據上海交通大學機械與動力工程學院副教授鄧琦林介紹，激光熔覆技術是通過在受損的零件表面添加新的合金粉末，并利用高能密度的激光束使之與零件基體熔合在一起，在零件表面形成與其為冶金結合的熔覆層的技術。與電鍍、噴涂工藝相比，激光熔覆修復的零件變形小、結合力強、材料選擇范圍廣，涂層性能好，無廢氣、廢水、廢渣排放。
目前，激光熔覆技術在修船行業中主要用于柴油機、推進系統中工件和其他泵、閥、軸的修復。廣州泰格激光技術有限公司高級項目經理張紅亮舉例說，船用曲軸形狀不規則、工況復雜、造價昂貴、制造周期長，軸頸磨損、裂紋、擦傷、腐蝕、燒傷是其常見損傷。在通常的修復工藝中，降級使用（加厚瓦）會造成輸出功率降低，電鍍工藝不符合環保要求，噴焊工藝容易造成變形，鍍鐵工藝會造成不可重復修復。激光熔覆技術則不存在以上這些問題。
展望激光熔覆技術在修船中的應用，張紅亮表示，激光表面改性強化、激光現場修復、激光高速熔覆、激光3D打印還有擴展的空間。例如，利用功能材料可實現工件表面性能的定制，完全改變零件的表面性能，以“再制造”理念大幅延長修復后的產品使用壽命。
協同創新加快應用步伐
應用激光技術，無疑是修船產業升級的一個重要可選項。業界人士分析，中國修船企業的外部環境發生改變，環境保護和職業健康等相關法規對修船企業的要求日趨嚴格。
展開 