激光熔覆技术本来是在一种金属的表面熔覆另一种金属材料,以改善其耐磨、耐蚀等性能的表面改性技术。激光熔覆技术的一个显著特点是,熔覆层金属与基体金属之间是牢固的冶金结合。激光立体成形比一般激光熔覆更特别的是,由于是同种材料的多层熔覆,熔覆层间的结合质量更容易得到保证。同时,由于激光的高能量密度特性,熔覆层金属的显微组织十分细小均匀,因而具有良好的硬度、塑性和耐腐蚀性能。由于这些特点,使激光立体成形技术具备了快速制造高性能致密金属零件的可能性。
与传统加工技术相比,激光立体成形技术有如下主要特点:
(l)制造过程柔性化程度高。由于摆脱了模具、专用工具和卡具的约束,因而能够方便地实现多品种、变批量零件加工的快速转换。变换不同零件的制造过程主要是通过修改计算机文件来实现,硬件基本不变或变化很少。
(2)产品研制周期短,加工速度快。生产全过程简化为零件的计算机设计、激光立体成形零件近净形毛坯和少量机械加工三步,比传统加工技术的工序显著减少,而且省去了设计和加工模具的时间和费用,使产品研制周期短、加工速度快。
(3)真正实现制造的数字化、智能化、无纸化和并行化。零件设计、几何建模、分层和工艺设计全过程均在计算机中完成,实际的制造过程也在计算机控制下进行。
(4)所制造的零件具有很高的力学性能和化学性能,不但强度高,而且塑性也非常高,耐腐蚀性能也十分突出。激光立体成形的原材料为金属粉末,零件成形是在高能激光作用下的快速熔化和凝固过程中完成的,使零件材料几乎是完全致密的,显微组织十分细小均匀,没有传统铸件和锻件中的宏观组织缺陷。这种优越的组织可以同时提高材料的强度、塑性和耐腐蚀性能。应该指出,激光立体成形技术在提高金属零件力学性能上的潜力还没有被充分发掘出来。这是因为,由于激光立体成形是近些年才发展起来的新技术,目前还没有激光立体成形专用金属粉末。用于激光立体成形的原材料,都是借用粉末冶金和热喷涂用的金属粉末,或者用铸造合金或锻造合金制成的粉末。我们知道,材料和工艺是密切相关的,各种现有的合金牌号,都是同特定的加工工艺相联系的,如铸造合金、锻造合金、粉末冶金合金等等。合金设计不仅要考虑材料的使用性能,还要考虑材料的加工性能。根据激光立体成形工艺特性设计专用合金,还有进一步提高零件力学性能和化学性能的广阔空间。