激光熔覆基板的弯曲变形与残余应力研究

薄板类零件激光熔覆时基板变形显著,目前有关熔覆层和基板残余应力分布与基板弯曲变形的相关性未见研究报道。使用Nb:YAG固体激光器,通过改变激光功率和扫描速度,在304不锈钢基板上熔覆Ni60A自熔性合金粉末,测量了样品的翘曲角度,并使用XRD测定了不同参数下样品熔覆层以及基板底部的残余应力。研究发现,样品基板发生正向弯曲变形,并且垂直于扫描方向。熔覆层平行于扫描方向为拉应力,垂直于扫描方向为压应力;基板底部平行于扫描方向为压应力,垂直于扫描方向为拉应力。随着激光功率的增加,基板的翘曲角度与熔覆层残余应力和基板底部残余应力均增加,P=1 300 W时翘曲角度最大,残余应力最大;随着扫描速度的增加,基板的翘曲角度先减小再增加,熔覆层残余应力和基板底部残余应力先降低后增加,v=70 mm/min时翘曲角度最小,残余应力最小。