激光熔覆技能特点及行业使用

 西安j9九游激光     |      2022-07-28


  激光熔覆也叫激光包覆或激光熔敷,接纳高能量激光作为热源,金属合金粉末作为焊材,经过激光与合金粉末(或丝材)同步作用于金属外表疾速熔化构成熔池,再疾速凝结构成致密、匀称而且厚度可控的冶金联合层。



  激光熔覆技能原理图


  一、 激光熔覆技能特点

  与很多传统外表处置技能相比,激光熔覆技能具有以下明显上风与特点:

  1.高冶金联合强度。激光熔覆使用高能激光束极高的会合能量,刹时微熔工件外表,同时完全熔化预设在工件外表或与激光束同步主动保送的合金粉末。激光束扫描后,衬底经过自冷却疾速凝结,失掉与衬底冶金联合的致密涂层合金层。

  2.可选硬度和厚度。激光熔覆后,熔覆层的硬度可选择在HRC20-62之间,熔覆厚度可依据必要调解。

  3.耐磨性和耐腐化性。激光熔覆可以在平凡碳钢工件外表构成耐蚀性、耐磨性、优秀的合金层,从而延伸工件的利用寿命。

  4.低落本钱和能耗。激光熔覆经过在基体外表构成具有差别冶金联合的、合金身分和功能的合金涂层,可以在低本钱基体上制造高功能的合金功效层,从而浪费质料本钱。

  5.包层质量高。变形小,机器反复性好,界面构造致密,晶粒微小,无孔洞、裂纹等缺陷。

  二、 激光熔覆机的次要特点:

  1.冷却速率快(高达106K/s),属于疾速凝结历程,容易失掉细晶构造或发生均衡态所无法失掉的新相,如非稳相、非晶态等。

  2.涂层浓缩率低(一样平常小于5%),与基体呈结实的冶金联合或界面分散联合,激光熔覆机经过对激光工艺参数的调解,可以取得低浓缩率的精良涂层,而且涂层身分和浓缩度可控;

  3.激光熔覆机热输出和畸变较小,尤其是接纳高功率密度疾速熔覆时,变形可低落到零件的拆卸公役内。

  4.粉末选择简直没有任何限定,分外是在低熔点金属外表熔敷高熔点合金;

  5.激光熔覆机熔覆层的厚度范畴大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm,

  6.能举行选区熔敷,质料斲丧少,具有杰出的功能代价比;

  7.光束对准可以使难以靠近的地区熔敷;

  8.激光熔覆机工艺历程易于完成主动化。

  三、 激光熔覆技能的罕见使用行业

  激光熔覆技能是一门触及激光技能、质料加工技能、传感技能及盘算机技能即是一体的多学科交织的边沿学科,同时也是一种新兴的先辈制造技能。根本上,利用高能量密度的激光辐射将其在基体外表熔化,且疾速凝结构成以基体外表为冶金联合的外表涂层的加工历程。

  激光熔覆技能在颠末数十年的开展,已从实行室进入到实践产业使用中,并在冶金行业、煤炭行业、煤油化工行业、交通运输、机器制造、模具行业、五金东西等行业失掉了普遍的使用。

  1. 冶金行业

  据开端预算,天下钢铁行业每年仅种种轧钢消费线上的紧张零部件斲丧达100亿元。传统措施次要是改换这些设置装备摆设零部件,乃至因零部件无法利用报废大概改换零件,毁伤生效和报废的零部件大概零件根本上作为废品处置,形成少量资源的糜费。激光熔覆修复设置装备摆设可以在零部件金属基材上制备出高功能的合金外表,能明显进步其外表耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气等功能,不光能延伸新的零部件的利用寿命,还能对已磨损零部件举行熔覆修复,规复其原有尺寸,从而增加改换零部件的周期。



  辊类零件激光修复再制造



  导卫激光熔覆修复再制造


  2.矿山机器行业

  矿山机器设置装备摆设的特点:体积巨大、代价昂贵、装卸难,并且调养维修事情量大。因而在零部件因磨损破坏而中止运转时,会形成宏大的经济丧失。激光熔覆可以对新、旧零件举行外表再制造,如液压油缸、立柱激光熔覆等,从而无效进步零件的耐磨耐蚀功能,延伸零件的利用寿命。

  一样平常用到的都有:

  (1)采煤机:主机架、摇臂、齿轮、齿轮轴、种种衬套、铰接架、油缸、油缸座、导向滑靴、链轮、销轨轮、驱动轮、截齿等。

  (2)掘进机:油缸、支架、轴、种种衬套、截齿等。

  (3)刮板运输机:中部溜槽、过渡槽、齿轮箱体、齿轮、齿轮轴、螺旋伞齿轮、轴类零件等。

  (4)液压支架:油缸、底座和支架等的铰接孔、种种衬套等。

  3. 煤油化工行业

  在煤油化工行业中,由于设置装备摆设临时在恶劣的情况下事情,容易使产品腐化磨损,活期对设置装备摆设零件举行维护调养,显得尤其紧张。激光熔覆可以对生效的零件举行熔覆修复,规复原有的利用尺寸,高效规复设置装备摆设的利用。

  古代的石化产业根本上接纳都是一连少量消费形式,在消费历程中,呆板永劫间在恶劣的情况下事情,招致设置装备摆设内元件呈现破坏,腐化、磨损,此中常常会出题目的零部件包罗阀门、泵、叶轮、大型转子的轴颈、轮,盘、轴套、轴瓦等,并且这些元件非常昂贵,触及到的零部件品种也有许多,外形大少数都很庞大,修复起来有肯定的难度,但由于激光熔覆技能的呈现,这些题目就都不是题目了。



  PDC钻头激光熔覆增材修复



  煤油钻具激光熔覆


  4. 交通运输行业

  交通运输行业包罗陆路、旱路、航空运输等,交通运输设置装备摆设的特点是利用频率高,情况庞大多变,招致设置装备摆设必要活期维护调养。激光熔覆可修复各种零部件,使其规复原有尺寸,从而无效进步零部件的利用周期。

  1)陆地情况恶劣,湿度大、盐分高,陆地船舶配备易产生磨损和腐化。陆地工程配备和船舶部件技能庞大、代价较大,生效报废糜费宏大。国际已有船坞使用激光熔覆技能对船舶叶轮腐化、发起机缸套以及柴油机进排气阀盘锥面磨损,举行高精度修复,取得了精良的熔覆结果,规复了功效并进步了耐磨、耐腐化功能。

  2)在汽车产业使用中,开始接纳激光技能次要用于切割,热处置,随着熔覆技能的开展,渐渐开展到柔性增材制造技能。比方发起机的排气门的密封锥形面熔覆Stellite合金是开始接纳该技能的汽车零件。意大利菲亚特汽车发起机排气阀座的环形外表和美国的汽车排气阀座都接纳激光熔覆耐热合金。现在北京机科国创轻量化迷信研讨院与广西玉柴互助,在发起机气门座环形外表举行耐磨耐低温合金的熔覆成形,也获得了阶段性效果。

  3)在航空航天范畴中,激光高速熔覆技能在航空航天范畴的另一使用便是“挪动式零件修复医院”。中心是接纳激光高速熔覆技能在战场上举行要害件的修复大概制造。它乃至可以接纳卫星通讯设置装备摆设传输有关制造零件的数据信息。在没无数据信息的状况下,也可以接纳逆向工程取得要建零件的内部表面信息,颠末须要的处置后完成修复大概制造事情。激光高速熔覆技能最具特征的上风在于经过改良送粉技能,完成零件中质料身分的及时一连变革,制造具有梯度身分质料的高功能零部件。



  航空发起机叶片激光增材再制造


  航空用钛合金配备耐磨备件,激光熔覆后备件磨损仅为原始件的4.2%,直至将对磨钢丝绳磨断也没产生磨损。



  钢轨增材再制造(铁路交通)



  传动齿轮激光增材再制造(铁路交通)


  5. 电力设置装备摆设及其零部件的制造与再制造

  电力设置装备摆设散布量大、不中断运转,其零部件的破坏机率高。汽轮机是火力发电的中心设置装备摆设,由于低温高热特别的事情条件,每年都需活期对毁伤的机组零部件举行修复,如主轴轴径、动叶片等。燃气轮机由于其在高达1300℃的低温条件下事情,常常会产生毁伤。接纳激光再制造技能将其缺陷所有修复残缺,规复其利用功能,用度仅为新机组代价的1/10。



  偏航刹车盘在线修复



  变桨齿圈激光增材修复




  风力发电机轴在线激光修复


  四、 激光熔覆的上风

  激光熔覆办理了传统修缮办法无法办理的质料选用范围性、工艺历程热应力、热变形、质料晶粒粗大、与基体联合强度难以包管的抵牾。乃至可以制备出优于基材的金属外表,在规复零件利用的同时,还能无效地延伸零件的利用寿命,大大低落了企业的消费本钱。

  西安j9九游激光高速激光熔覆,不光较传统的激光熔覆加工速率更快,外表愈加光亮平整,并且加工后的零件,只需精加工便能投入消费利用,省去了少量机加工的工夫及用度,将是以后激光外表再制造的一大次要技能力气。



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