2.3.2. 焊层主要缺陷及原因
激光堆焊层常见缺陷主要是裂纹、气孔、夹渣等。激光堆焊层缺陷主要以裂纹的形式出现，激光熔覆层的开裂主要与激光系统参数、工艺处理条件、 覆层材料、基体状况四个方面有关。产生裂纹主要是激光加工加热冷却速度快，熔池寿命短，熔池中存在的氧化物硫化物及其他杂质来不及释放出来。它们存在熔敷层中很容易成为裂纹源。另外，熔敷层瞬间凝固结晶，晶界位错、空位增多，相变应力大，原子排列极不规则，凝固缺陷增多，同时热脆性增大，塑性韧性下降，开裂敏感性也就增大。总的来说结晶裂纹和高温低塑性裂纹形成。这些热裂纹产生的充分条件是热应力的作用。裂纹产生的方向通常同扫描方向垂直。夹渣主要是因为扫描速度过快导致熔池保持液态时间过短，液态合金和熔渣来不及分离造成的,夹渣形成的原因是未用保护气体、试样表面未清洁干净造成的.。在显微镜下观察，我们发现随着功率增大夹渣减少；随着扫描速度增大，裂纹增多。气孔主要原因是由于熔池冷却快，气体在熔池中来不及逸出。
3. 激光堆焊应用
3.1. 零件的修复
　　这是目前我国激光堆焊技术主要应用形式。在生产实践中，零件经常由于磨损而造成失效，例如轧辊、石油钻杆和钻头。以及采掘机的零件等，这些零件的修复技术多采用堆焊工艺。据资料介绍，堆焊金属总量的72.2 ％用于零件的修复工作。由于修复的费用比制造新产品时低的多，并且零件的使用寿命也比新产品要长，所以在零件修复工作中广泛采用堆焊工艺。例如，采用堆焊工艺修复轧辊的费用是制造新轧辊的30 ％，而轧制金属量提高3～5倍。此外，采用堆焊工艺修复零件还具有节约金属、充分发挥堆焊层金属的性能、克服配件供应困难等许多优点。因此，其经济效益和社会效益十分显著。
3.2. 零件的制造
　　由于表面工程技术的发展，近年来国内外部非常重视改善零件表面性能以满足工作条件的要求。例如，、采用堆焊工艺制造双层金属的新零件，就是将零件的基体与表面堆焊层选用具有不同性能的材料制造，使这样制造出来的零件符合工作条件的技术要求。由于只是工件表面层具有合乎要求的耐磨、耐蚀等方面的特殊性能，所以充分发挥了材料的作用与工作潜力。这不仅节约了大量的贵重金属，而且提高了零件的使用寿命。
4. 激光堆焊存在的问题及解决
4.1. 激光处理基础理论的研究
　　激光加热是一个远远偏离平衡态的过程，对于其加热过程、冷却的相变动力学，界面行为还有覆层的强化、失效机理等，人们目前还不甚了解，进一步完善激光理论是获得理想表面性能的必要前提。我国在此方面做了许多工作，如上海工程技术大学研究了硼铸铁的激光热处理，指出其耐磨性提高的原因在于硬化层的高硬度及合理的硬度梯度以及局部熔化区对石墨片割裂的封闭；昆明理工大学对稳态温度场的计算公式进行快速傅立叶变换，省去了积分运算，使计算速度大为提高。
4.2. 合金化堆焊材料的研究
　　利用激光的快速加热和冷却可以在非平衡态的情况下制出不受常规相图限制的新合金乃至性能优异的非晶体，而现在的激光熔覆材料大部分是沿用热喷涂材料，不能充分发挥激光处理的特性。国内外的学者虽对此做了很多工作，但尚未形成系列化和标准化，如何设计合理的合金成分已成为扩大激光表面处理的当务之急。
4.3. 建立适当的数学模型
　　激光和材料的交互作用是一个非常复杂的过程，建模尚处于试验和近似阶段，建立正确反映激光和材料交互作用及基体的热传导模型，对于实施现场控制，制定工艺参数都很有帮助。
4.4. 微裂纹产生机理的研究
　　激光堆焊程中容易产生微裂纹，研究堆焊层产生残余应力和裂纹的机理，寻找出有效的解决方法，确保工艺实施的稳定性。
5. 激光堆焊发展趋势[17~18]
5.1. 大量应用同步送粉法来进行激光堆焊
　　在我国，由于受送粉设备的限制，国内主要采用预制粉末法来进行激光堆焊。但生产率低，一次熔堆焊的焊层薄，多层堆焊的堆焊工艺复杂，易出现裂纹气孔；而同步送粉法由于生产率高、易实现自动化控制，可显著提高金属陶瓷的抗开裂性能，国外主要采用该方法。随着送数设备的研制，必然向同步送粉的方向发展。
5.2. 激光堆焊的智能化
　　随着计算机技术在材料工程中的广泛应用，使得激光堆焊智能化成为可能。激光堆焊过程控制的自动化，一直是在工业中追求的目标，激光堆焊过程自动化发展的标志是控制系统的智能化。智能化是柔性自动化的新发展和主要的组成部分，是将人工智能融入制造过程的各个环节，通过模拟专家的智能活动，系统能监测其运行的状态，在受到外界或内部激励时，能自动调节其参数，以达到****状态，具备自组织能力是二十一世纪的先进制造技术。出于激光具有独特的性质，当激光传输到目标时，不会对环境产生各种干扰，除了电磁辐射外，这里没有电场、磁场和声音、热力应力等，因此任何来自工艺的信号都能记录工艺的正确与否，这为智能控制提供了前提条件。人们最感兴趣的是激光堆焊过程中的模糊控制、神经网络控制，以及开发激光堆焊专家系统。
　　（1）激光堆焊过程中的模糊控制及神经网络控制　激光堆焊是一个多变量相互作用的过程，堆焊过程控制过程中，多个变量参数常常在一定范围内波动而又相互影戏，没有绝对的定量界限，处于模糊的状态，这类问题需用模糊数学来描述。未来的趋势可以采用CCD摄影系统观察熔池的表面几何尺寸，用比PID-控制器更加精确更灵活的现场控制仪，采用模糊控制的方法，调节激光堆焊规范如激光功率、光斑直径、扫描速度、送丝速度等，以求达到控制熔池深度的目的，进而控制堆焊过程的稀释率。
　　神经网络是一种新型控制技术，神经网络控制技术是采用并行技术，它适用于问题中参量排列组合非常复杂的情况，以寻找****答案。例如，可用于激光大面积搭接次序的排列；另一方面，神经网络用于模式识别，可对激光堆焊过程中熔池形状、热分布、堆焊层外观尺寸及缺陷等模式识别。未来利用神经网络在堆焊层的光学检测和自动跟踪将是发展方向。
　　（2）激光堆焊专家系统　专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的系统，它应用了人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。出于激光堆焊是一门多学科相互交叉的边缘性技术，过程非常复杂，堆焊产品和结构也是多种多样，无论是生产工艺、操作和质量控制都具有很大的经验性。因此，激光堆焊领域十分需要专家系统的开发，实时控制型系统是激光堆焊过程、智能控制不可缺少的主要部分。
　　（3）焊接过程的仿真　美国焊接学会在最近的一份报告中，将焊接过程仿真列入了“未来20年焊接技术发展的关键驱动力”名单中，并认为焊接过程仿真是最优先发展的技术之一2001年，日本通产省招集日本国内的主要焊接研究机构，制定并开始实施一项为期五年的“焊接仿真国家工程”，并为此投资20亿日元（约合1,700万美元）。发展仿真技术一般需要实现三个目标：一是建立一个能准确预测熔滴过渡、熔池表面形态和固液边界变化的完整数学模型，二是预测接头的微观组织和力学性能，三是计算工件的变形。其中，建立数学模型是预测微观组织和计算变形的基础和前提。