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激光增材修复
定义
激光增材修复是一种先进的制造技术，利用激光作为热源，将金属粉末或丝状材料熔化并沉积在基材表面上，形成一层新的材料。
原理
激光增材修复的过程包括以下步骤：
1. 能量沉积：激光束聚焦在基材表面上，产生局部熔池。
2. 材料沉积：金属粉末或丝状材料通过喷嘴送入熔池，熔化并与基材结合。
3. 凝固：熔池快速凝固，形成一层新的材料。
4. 重复过程：激光束逐层扫描基材表面，重复步骤 13，直到形成所需的修复结构。
应用
激光增材修复广泛应用于各种行业，包括：
航空航天：修复涡轮叶片、喷嘴和起落架等关键部件。
汽车：修复发动机缸体、变速箱壳体和传动轴等部件。
能源：修复燃气轮机部件、核反应堆组件和管道。
医疗：修复手术器械、牙科修复体和假肢。
优点
精度和灵活性：激光束可精确控制，实现复杂几何形状和细节的修复。
高效率：与传统焊接和涂层工艺相比，激光增材修复速度快，效率高。
可修复性：该技术可修复各种材料，包括金属、陶瓷和复合材料。
定制化：激光增材修复可用于定制部件或创建具有独特性能的修复结构。
限制
材料限制：并非所有材料都适用于激光增材修复。
热影响：激光熔融过程会导致基材产生热影响区，可能影响其性能。
成本：激光增材修复设备和材料成本较高。
未来发展
激光增材修复技术仍在不断发展，未来趋势包括：
自动化：使用传感器和软件实现过程自动化，提高精度和效率。
多材料沉积：同时沉积多种材料，创建多功能修复结构。
无后处理：开发无需后处理（例如打磨或热处理）的修复工艺。
激光增材修复后可能出现的潜在问题包括：
材料相关问题：
热应力开裂：激光修复过程中的快速加热和冷却可能会产生热应力，从而导致修复区或基体中的开裂。
材料降解：激光的高温可能会导致修复区域的基材材料降解，影响其力学性能。
孔隙率：激光修复过程可能产生孔隙，从而降低修复区域的强度和疲劳寿命。
相变：激光修复可能会改变修复区域材料的相，影响其性能。
工艺相关问题：
不当的参数选择：不正确的激光功率、扫描速度或粉末输送率可能会导致修复质量差或缺陷。
不均匀的熔合：激光束的稳定性和扫描路径的准确性可能会影响修复区域与基体的熔合质量。
几何缺陷：不当的激光扫描策略或材料沉积可能会导致几何缺陷，如过度、欠冲或翘曲。
残余应力：激光修复过程可能会在修复区域和基体内产生残余应力，影响其力学性能。
其他问题：
氢脆：如果修复过程中存在氢气，它可能会扩散到基体中并导致氢脆。
表面氧化：如果修复过程中存在氧气，它可能会与修复区域的材料反应并形成氧化物，影响其性能。
修复效率低：激光增材修复的沉积速率可能较低，在修复大型或复杂组件时会影响效率。
成本高：激光增材修复是一个相对昂贵的工艺，需要专门的设备和熟练的技师。
提供激光增材修复服务的公司包括：
德国
Trumpf
SLM Solutions
EOS
DMG Mori
美国
Optomec
Concept Laser
3D Systems
Sciaky
英国
RENISHAW
加拿大
Protolabs
日本
FANUC
MHI
中国
远景智能科技
德美精工
埃斯顿科技
中航成飞
激光增材修复热影响区 (HAZ)
激光增材修复 (LAMR) 是一种先进的制造技术，用于修复或重铸金属部件。与传统焊接技术不同，LAMR 利用激光束选择性地熔化和熔合材料，形成一层层的新材料。
热影响区 (HAZ) 是指激光束作用区域周围的金属区域，尽管没有熔化，但仍受到激光热量的显着影响。由于激光束的高功率密度和短作用时间，HAZ 中的温度梯度很大。这会导致材料显微结构、机械性能和残余应力的变化。
HAZ 的特点
硬化：由于快速冷却，HAZ 中的材料可能比原始材料更硬，这是由于马氏体相的形成。
脆化：快速冷却还可能导致 HAZ 中脆性夹杂物的析出，降低韧性。
残余应力：由于加热和随后的冷却，HAZ 中会产生残余应力。这些应力可能影响部件的尺寸稳定性和疲劳寿命。
微观结构变化：HAZ 中可能发生晶粒细化、再结晶和相变，从而改变材料的机械性能。
控制 HAZ 的影响
控制 HAZ 的影响对于确保 LAMR 修复部件的质量至关重要。可以通过以下方法实现：
激光工艺参数：优化激光功率、扫描速度和光斑尺寸可以减少 HAZ 的宽度和硬化程度。
材料选择：选择具有良好焊接性的材料可以减少 HAZ 中脆化和残余应力的可能性。
后处理：热处理或退火 HAZ 可以减轻硬化和脆化，并释放残余应力。
应用
LAMR 技术及其对 HAZ 的影响在各种工业应用中至关重要，包括：
航空航天：修复涡轮叶片和喷气发动机部件
汽车：重新制造变速箱齿轮和曲轴
医疗：制造定制的植入物和手术器械
能源：修理发电厂涡轮机部件
了解和控制 HAZ 的影响对于确保 LAMR 修复部件的可靠性、性能和使用寿命至关重要。