激光熔覆同轴送粉和旁轴送粉的区别

激光熔覆同轴送粉和旁轴送粉的区别

一、同轴送粉激光熔覆技术

同轴送粉激光熔覆技术一般采用半导体光纤输出激光器和盘式气载送粉器，熔覆头采用中心出光的圆形光斑方案，光束周围环状送粉或者多束送粉，并设置由专门的保护气通道，粉束、光束与保护气流交于一点。熔覆工作时该焦点处会形成熔池，随着熔覆头与工件做相对运动，在工件表面形成覆层。

同轴送粉激光熔覆技术特点：

自由度高、容易实现自动化

由于其熔覆时向任意方案移动均可得到形貌一致、质量相同的熔覆层，因此其熔覆方向没有限制，配合工业机器人或多轴运动机床可以进行任意路径或任意形状零件的表面熔覆，作为3D打印的打印头时，可进行激光同轴送粉3D打印。

熔池保护效果好

同轴送粉采用气载送粉方式，在熔覆头上设置有专门的惰性气体流道，熔覆过程中熔池始终处于良好的惰性气体氛围中，大大降低了熔池及熔覆层氧化，熔覆层中氧化物夹杂较少，熔池小、粉末受热均匀、熔覆层抗裂性好。

熔覆层抗裂性好

同轴送粉激光熔覆的光斑尺寸一般为∮1-∮5mm，粉末与光束均匀接触，熔覆过程中的热量传递更均匀，因此熔覆层抗裂性好。特别是对含碳化钨等陶瓷颗粒的符合材料的熔覆，适合制备无裂纹、碳化钨分布均匀的覆层。

适用范围广

通常应用于主轴、齿轮、箱体等高精度零件、复杂形状零件的表面熔覆改性和增材再制造。同时，基于同轴送粉激光熔覆技术的金属3D打印主要应用于大型零件的净近成型以及梯度材料的制备。

二、旁轴送粉激光熔覆技术

旁轴送粉激光熔覆技术也叫侧向送粉激光熔覆技术，常用于CO2激光器和半导体直输出激光器，当然也适用于半导体光纤输出激光器，采用重力送粉方式，熔覆头采用矩形光斑+旁轴宽带送粉方案。熔覆头工作时，合金粉末经送粉嘴输送至工件表面进行预置，随着熔覆头与工件做相对运动，矩形的激光束扫描预置的合金粉末并将其熔化形成熔池，冷却后形成熔覆层。

旁轴送粉激光熔覆技术特点：

材料利用率高

相对于同轴送粉，旁轴送粉激光熔覆技术的材料利用率可达到95%以上。同轴送粉激光熔覆技术的粉末是通过惰性气体吹向激光熔池，在此过程中由于粉末之间的碰撞、熔池的飞溅以及送粉通道的精度影响，有相当比例的金属粉末不能形成熔覆层而被浪费，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）。而旁轴送粉激光熔覆通过将粉末预置在工件表面，激光束再进行扫描照射使其熔化，可以达到非常高的材料利用率，节省了较多的材料成本。

熔覆效率高

旁轴送粉激光熔覆技术由于采用矩形光斑方案，在保证熔覆方向光斑的能量密度不变的情况下，可以采用加大激光功率和光斑宽度的方式，使得熔覆效率大幅提升。目前实际生产中单道熔覆宽度可达30mm以上，熔覆效率可达到1m/h或12Kg/h。

无惰性气体消耗，成本低

一方面，旁轴送粉激光熔覆技术一般采用重力送粉方式，不需要消耗惰性气体；另一方面，由于采用预置送粉，气流会影响粉末的预置与堆积，所以熔覆头没有专门的惰性气体保护功能。因此，旁轴送粉激光熔覆技术除了需要使用压缩空气以外，不需要消耗其他气体。从成本的角度而言，节省了较多的惰性气体成本。

应用范围有一定限制

旁轴送粉激光熔覆技术对粉末材料的抗氧化性有一定的要求，限制了其应用领域，但是由于效率高、成本低，一般应用于液压油缸、轧辊等面积较大、形状简单的零件表面熔覆与增材再制造。