激光喷嘴与基体之间的倾斜角度对多轴激光熔覆中熔道形貌的影响

摘要： 激光熔覆技术因其高凝固速率和小热影响区等独特优势，已越来越多地应用于关键高价值部件的修复与再制造。在激光熔覆过程中，激光喷嘴与基材之间的倾斜角度对熔覆道形貌具有重要影响。为确保熔覆质量，本研究探究了倾斜角度对熔覆道形貌的影响。通过建立解析模型预测三种倾斜姿态下的熔覆道形状：第一种情况基材保持水平而喷嘴倾斜，熔覆道宽度、高度及峰值点偏移量均受激光功率分布影响；第二种情况基材倾斜而喷嘴保持与基材法线同轴，峰值点偏移量会随倾斜角增大（重力效应）而上升；第三种情况喷嘴保持垂直而基材倾斜，这将导致熔覆宽度、高度特别是峰值点位移值发生变化，这些参数取决于重力和激光功率分布的综合效应。实验验证了该模型的有效性，研究表明该预测模型能准确计算熔覆宽度和高度随倾斜角度的变化规律，且当倾斜角小于30°时峰值点位移值通常不超过熔覆宽度的5%。这些发现表明，通过控制激光喷嘴与基材间可接受的倾斜角度范围，可优化多轴激光熔覆的轨迹规划。