激光熔覆修復(fù)技術(shù)通過高能激光束使熔覆材料與零部件表面熔化結(jié)合，實(shí)現(xiàn)損傷修復(fù)，而過程中形成的熱影響區(qū)（HAZ）是無法避免的區(qū)域。熱影響區(qū)雖不直接參與熔覆層形成，但其對(duì)零部件性能的影響不容忽視，如何控制熱影響區(qū)成為提升修復(fù)質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)航空航天、高級(jí)制造等領(lǐng)域的精密零部件修復(fù)具有重要意義，受到行業(yè)關(guān)注。

熱影響區(qū)對(duì)零部件性能的多重影響

熱影響區(qū)是零部件基體在激光熱作用下，未熔化但微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的區(qū)域，其對(duì)性能的影響主要體現(xiàn)在力學(xué)性能變化上。激光的高溫會(huì)使熱影響區(qū)的金屬晶粒長(zhǎng)大或發(fā)生相變，導(dǎo)致該區(qū)域硬度、強(qiáng)度下降，若零部件承受載荷，熱影響區(qū)可能成為應(yīng)力集中點(diǎn)，降低整體承載能力。

在疲勞性能方面，熱影響區(qū)的組織變化可能破壞金屬原有的連續(xù)性，使零部件在循環(huán)載荷作用下更易產(chǎn)生疲勞裂紋，縮短使用壽命。對(duì)于要求耐腐蝕性的零部件，熱影響區(qū)的氧化或成分偏析可能降低其耐腐蝕能力，導(dǎo)致修復(fù)后的零部件在惡劣環(huán)境中更早出現(xiàn)銹蝕。

此外，熱影響區(qū)與熔覆層、基體的交界處可能存在殘余應(yīng)力，這種應(yīng)力若未消除，會(huì)導(dǎo)致零部件變形，尤其對(duì)精密零部件而言，微小的變形都可能影響其裝配精度和使用效果。

減小熱影響區(qū)的關(guān)鍵技術(shù)路徑

控制激光參數(shù)是減小熱影響區(qū)的首要手段，激光功率和掃描速度的匹配至關(guān)重要。在保證熔覆材料充分熔化的前提下，降低激光功率或提高掃描速度，可減少單位面積內(nèi)的激光能量輸入，縮短材料受熱時(shí)間，從而縮小熱影響區(qū)范圍。

采用脈沖激光替代連續(xù)激光也是有效方法，脈沖激光的能量以脈沖形式輸出，每個(gè)脈沖作用時(shí)間短，熱量集中且向基體的傳導(dǎo)少，能明顯減小熱影響區(qū)。同時(shí)，脈沖參數(shù)（如脈沖寬度、頻率）可根據(jù)零部件材質(zhì)和厚度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)精確控?zé)帷?/p>

熔覆材料的選擇與預(yù)處理也有影響，選用與基體材質(zhì)相近的熔覆材料，可減少兩者的熱膨脹系數(shù)差異，降低熱應(yīng)力，間接減小熱影響區(qū)的范圍。對(duì)熔覆材料進(jìn)行預(yù)熱或采用預(yù)置涂層方式，能降低激光熔化時(shí)的能量需求，減少對(duì)基體的熱輸入。

工藝優(yōu)化與輔助手段的協(xié)同作用

工藝優(yōu)化從流程設(shè)計(jì)上進(jìn)一步控制熱影響區(qū)，采用多層多道熔覆時(shí)，合理安排每層熔覆的激光路徑和間隔時(shí)間，讓前一層的熱量有足夠時(shí)間散發(fā)，避免熱量累積導(dǎo)致熱影響區(qū)擴(kuò)大。同時(shí)，通過對(duì)稱熔覆或分段熔覆方式，平衡零部件各區(qū)域的受熱分布，減少局部過熱。

冷卻系統(tǒng)的輔助是關(guān)鍵，在激光熔覆過程中，對(duì)零部件非熔覆區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)制冷卻（如噴水、吹惰性氣體），可加快熱量傳導(dǎo)，限制熱影響區(qū)向內(nèi)部擴(kuò)展。冷卻速度需適中，過快可能導(dǎo)致熱應(yīng)力增大，過慢則無法有效控制熱影響區(qū)，需根據(jù)零部件材質(zhì)和厚度精確調(diào)節(jié)。

此外，采用局部屏蔽技術(shù)，用隔熱材料保護(hù)零部件的非修復(fù)區(qū)域，減少激光熱對(duì)其他部位的影響，尤其適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多腔體的零部件，既能保證修復(fù)區(qū)域的能量需求，又能限制熱影響區(qū)的蔓延。

材料與設(shè)備升級(jí)的推動(dòng)作用

材料科學(xué)的進(jìn)步為減小熱影響區(qū)提供了新可能，研發(fā)低熔點(diǎn)、高吸收的熔覆材料，可降低激光能量需求，減少對(duì)基體的熱輸入。新型復(fù)合熔覆材料還能在熔化時(shí)形成隔熱層，阻礙熱量向基體傳導(dǎo)，間接控制熱影響區(qū)。

設(shè)備的升級(jí)同樣重要，高功率密度、高光束質(zhì)量的激光器能在瞬間完成熔覆材料的熔化，減少熱作用時(shí)間。配備實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的激光設(shè)備，可通過紅外傳感器監(jiān)測(cè)零部件表面溫度，動(dòng)態(tài)調(diào)整激光參數(shù)，避免局部溫度過高，實(shí)現(xiàn)熱影響區(qū)的實(shí)時(shí)控制。

控制熱影響區(qū)的行業(yè)價(jià)值

有效控制熱影響區(qū)對(duì)提升激光熔覆修復(fù)的可靠性具有重要意義，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、精密模具等高級(jí)零部件而言，減小熱影響區(qū)可確保修復(fù)后的零部件性能接近原品，降低因修復(fù)導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約更換新件的高昂成本。

在綠色制造理念下，精確控制熱影響區(qū)能提高零部件的修復(fù)復(fù)用率，減少資源浪費(fèi)，符合可持續(xù)發(fā)展要求。隨著高級(jí)裝備對(duì)修復(fù)精度的要求不斷提高，熱影響區(qū)的控制技術(shù)將成為激光熔覆修復(fù)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

熱影響區(qū)的控制是激光熔覆修復(fù)技術(shù)的 “精細(xì)活”，需要材料、工藝、設(shè)備的協(xié)同創(chuàng)新。未來如何通過智能化算法實(shí)現(xiàn)熱影響區(qū)的預(yù)測(cè)與實(shí)時(shí)調(diào)整？這一課題的突破將推動(dòng)激光熔覆修復(fù)技術(shù)邁向更高精度的應(yīng)用領(lǐng)域。