激光金属沉积 (LMD) / 激光堆焊 (Laser Cladding)
填充材料(粉末或线材)与激光束直接作用的技术,通过在基材表面上构建一层材料保持不变——这被称为激光堆焊
技术
激光堆焊技术有许多名称,因此其不同的变体和子过程可以按以下方式进行分类:
激光堆焊技术是一种焊接堆积过程,作为补充涂层技术,与其他传统的堆焊工艺相辅相成,如基于热喷涂技术的工艺(HVOF – 高速氧燃料涂层、HVAF – 高速空气燃料涂层)以及基于弧焊技术的工艺(例如,GTAW – 气体钨极弧焊、PAW – 等离子弧焊、PTA – 等离子转移弧焊、GMAW – 气体金属弧焊、SAW – 埋弧焊等)。
弧焊(AW)技术的主要缺点是对工件的热输入较高,并且根据具体情况,堆焊材料的稀释率相对较高(即基材与堆焊层的不希望混合)。热输入到工件可能导致机械变形,进而可能需要在堆焊后进行进一步处理。
在热喷涂(TS)技术中,堆焊材料以粉末形式通过火焰或电力熔化后喷涂到工件上。在大多数情况下,这是一种低热过程,通常小于200°C。该方法的四种最常见形式是火焰喷涂、弧喷涂、等离子喷涂和高速氧燃料喷涂(HVOF)。
所有热喷涂技术的主要优点是低热输入到工件中,这意味着没有热影响区(HAZ),且稀释度最小。
热喷涂的最大缺点是堆焊层与基材之间的结合是机械性质的,而不是冶金性质的。这可能导致粘附问题和较差的耐磨性,特别是在点载荷下。
此外,热喷涂涂层在压缩方向上通常比拉伸方向强,并且通常会表现出一定程度的孔隙率。
激光堆焊通常能产生高质量的堆焊层,具有极低的稀释度、低孔隙率和良好的表面均匀性。
此外,激光堆焊将最小的热输入传递到工件中,极大地消除了变形和后处理的需求。它还避免了合金元素的损失或基材的硬化。
另外,激光堆焊过程中迅速的自然淬火效应使得堆焊层的晶粒结构更加细化,从而有助于提高耐腐蚀性。
与其他非激光焊接技术相比,激光堆焊的技术优势包括:
- 低稀释率(<3%)
- 使用较少的填充材料
- 较高的硬度
- 小的热影响区(HAZ)
- 强的冶金结合(相比于AW和TS提供的机械结合)
商业上的好处包括:为组件提供额外的保护,从而延长使用寿命,最多可延长五倍。该过程快速、精确且易于自动化。这提高了生产效率,减少了周转时间(TRT)。一旦过程经过验证,就可以快速采用,因为其已证明的好处。
对客户的好处包括:
- 制造新零件,确保耐磨和耐磨损的元素拥有更长的使用寿命。
- 在更低的替换成本下重建磨损的零件。
- 在现场和原位重建时节省维护成本。
- 硬面/堆焊合金只需在需要的地方沉积,而不必覆盖整个组件。
- 减少故障停机时间或计划中的维护停机,从而提高工作效率。
最常用的堆焊材料是镍合金和铁/铬合金,用于耐磨损和高应力磨损。




