激光熔覆是一種增材制造技術(shù)，具有稀釋率低、熱輸入小、材料廣泛等眾多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于增材制造、再制造、表面工程的各個領(lǐng)域。激光熔覆送粉技術(shù)是一個核心工藝，不同的送粉方式具有不同的特點(diǎn)和用途，主要有同軸送粉激光熔覆技術(shù)、旁軸送粉激光熔覆技術(shù)（也叫側(cè)向送粉激光熔覆技術(shù)）。

一、同軸送粉激光熔覆技術(shù)

同軸送粉激光熔覆技術(shù)一般采用半導(dǎo)體光纖輸出激光器和盤式氣載送粉器，熔覆頭采用中心出光的圓形光斑方案，光束周圍環(huán)狀送粉或者多束送粉，并設(shè)置由專門的保護(hù)氣通道，粉束、光束與保護(hù)氣流交于一點(diǎn)。熔覆工作時該焦點(diǎn)處會形成熔池，隨著熔覆頭與工件做相對運(yùn)動，在工件表面形成覆層。

同軸送粉激光熔覆技術(shù)特點(diǎn)：

自由度高、容易實(shí)現(xiàn)自動化

由于其熔覆時向任意方案移動均可得到形貌一致、質(zhì)量相同的熔覆層，因此其熔覆方向沒有限制，配合工業(yè)機(jī)器人或多軸運(yùn)動機(jī)床可以進(jìn)行任意路徑或任意形狀零件的表面熔覆，作為3D打印的打印頭時，可進(jìn)行激光同軸送粉3D打印。

熔池保護(hù)效果好

同軸送粉采用氣載送粉方式，在熔覆頭上設(shè)置有專門的惰性氣體流道，熔覆過程中熔池始終處于良好的惰性氣體氛圍中，大大降低了熔池及熔覆層氧化，熔覆層中氧化物夾雜較少，熔池小、粉末受熱均勻、熔覆層抗裂性好。

熔覆層抗裂性好

同軸送粉激光熔覆的光斑尺寸一般為∮1-∮5mm，粉末與光束均勻接觸，熔覆過程中的熱量傳遞更均勻，因此熔覆層抗裂性好。特別是對含碳化鎢等陶瓷顆粒的符合材料的熔覆，適合制備無裂紋、碳化鎢分布均勻的覆層。

適用范圍廣

通常應(yīng)用于主軸、齒輪、箱體等高精度零件、復(fù)雜形狀零件的表面熔覆改性和增材再制造。同時，基于同軸送粉激光熔覆技術(shù)的金屬3D打印主要應(yīng)用于大型零件的凈近成型以及梯度材料的制備。

二、旁軸送粉激光熔覆技術(shù)

旁軸送粉激光熔覆技術(shù)也叫側(cè)向送粉激光熔覆技術(shù)，常用于CO2激光器和半導(dǎo)體直輸出激光器，當(dāng)然也適用于半導(dǎo)體光纖輸出激光器，采用重力送粉方式，熔覆頭采用矩形光斑+旁軸寬帶送粉方案。熔覆頭工作時，合金粉末經(jīng)送粉嘴輸送至工件表面進(jìn)行預(yù)置，隨著熔覆頭與工件做相對運(yùn)動，矩形的激光束掃描預(yù)置的合金粉末并將其熔化形成熔池，冷卻后形成熔覆層。

旁軸送粉激光熔覆技術(shù)特點(diǎn)：

材料利用率高

相對于同軸送粉，旁軸送粉激光熔覆技術(shù)的材料利用率可達(dá)到95%以上。同軸送粉激光熔覆技術(shù)的粉末是通過惰性氣體吹向激光熔池，在此過程中由于粉末之間的碰撞、熔池的飛濺以及送粉通道的精度影響，有相當(dāng)比例的金屬粉末不能形成熔覆層而被浪費(fèi)，造成其材料利用率只有50%-80%左右（光斑越小材料利用率越低）。而旁軸送粉激光熔覆通過將粉末預(yù)置在工件表面，激光束再進(jìn)行掃描照射使其熔化，可以達(dá)到非常高的材料利用率，節(jié)省了較多的材料成本。

熔覆效率高

旁軸送粉激光熔覆技術(shù)由于采用矩形光斑方案，在保證熔覆方向光斑的能量密度不變的情況下，可以采用加大激光功率和光斑寬度的方式，使得熔覆效率大幅提升。目前實(shí)際生產(chǎn)中單道熔覆寬度可達(dá)30mm以上，熔覆效率可達(dá)到1m/h或12Kg/h。

無惰性氣體消耗，成本低

一方面，旁軸送粉激光熔覆技術(shù)一般采用重力送粉方式，不需要消耗惰性氣體；另一方面，由于采用預(yù)置送粉，氣流會影響粉末的預(yù)置與堆積，所以熔覆頭沒有專門的惰性氣體保護(hù)功能。因此，旁軸送粉激光熔覆技術(shù)除了需要使用壓縮空氣以外，不需要消耗其他氣體。從成本的角度而言，節(jié)省了較多的惰性氣體成本。

應(yīng)用范圍有限制

旁軸送粉激光熔覆技術(shù)對粉末材料的抗氧化性有的要求，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域，但是由于效率高、成本低，一般應(yīng)用于液壓油缸、軋輥等面積較大、形狀簡單的零件表面熔覆與增材再制造。

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