激光熔覆技能是磨损模具修复的神器

 西安j9九游激光     |      2022-09-07

      激光熔覆技能

  激光熔覆技能是20世纪70年月随着大功率激光器的开展而衰亡的一种新的外表改性技能。激光外表熔敷技能,是在激光束作用下,将合金粉末或陶瓷粉末与基体外表敏捷加热并熔化,光束移开后自激冷却构成浓缩率极低、与基体质料呈冶金联合的外表涂层,从而明显改进基体外表耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特征等的一种外表强化办法。

  激光熔覆技能是一种经济效益很高的新技能,它可以在便宜金属基材上制备出高功能的合金外表而不影响基体的性子,低落本钱,浪费宝贵有数金属质料,因而,天下上各产业先辈国度对激光熔覆技能的研讨及使用都十分器重。

  使用于激光熔覆的激光器,次要有CO2激光器和固体激光器(次要包罗碟片激光器、光纤激光器和二极管激光器。老式灯泵浦激光器由于光电转化服从低,维护繁琐等题目已渐渐淡出市场)。

  关于一连CO2激光熔覆,国际外学者已做了少量研讨。高功率固体激光器的研制开展敏捷,次要用于有色合金外表改性。据文献报道,接纳CO2激光举行铝合金激光熔覆,铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形,乃至塌陷。固体激光器,分外是碟片激光器输入波长为1.06μm,较CO2激光波长小1个数目级,因此更合适此类金属的激光熔覆。

  激光熔覆,按送粉工艺的差别可分为两类:粉末预置法和同步送粉法。两种办法结果类似,同步送粉法具有易完成主动化控制,激光能量吸取率高,无外部气孔,尤其熔覆金属陶瓷,可以明显进步熔覆层的抗开裂功能,使硬质陶瓷相可以在熔覆层内匀称散布等好处。



  同轴送粉原理图



  预置送粉原理图


  1.激光熔覆具有的特点

  (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,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)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)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,具有杰出的性价比;

  (7)光束对准可以使难以靠近的地区熔敷;

  (8)工艺历程易于完成主动化,很合适罕见易损件的磨损修复。

  2.激光熔覆与激光合金化的异同

  激光熔覆与激光合金化,都是使用高能密度的激光束所发生的疾速熔凝历程,在基材外表构成于基体互相交融的、具有完全差别身分与功能的合金覆层。两者工艺历程类似,但却有实质上的区别,次要区别如下:

  (1)激光熔覆历程中的覆层质料完全消融,而基体熔化层极薄,因此对熔覆层的身分影响极小,而激光合金化则是在基材的外表熔融复层内参加合金元素,目标是构成以基材为基的新的合金层。

  (2)激光熔覆本质上不是把基体外表层熔融金属作为溶剂,而是将另行设置装备摆设的合金粉末消融,使其成为熔覆层的主题合金,同时基体合金也有一薄层消融,与之构成冶金联合。

  激光熔覆技能制备新质料,是极度条件下生效零部件的修复与再制造、金属零部件间接制造的紧张底子,遭到天下列国迷信界和企业的高度器重。

  3.工艺范畴

  激光熔覆技能,是一种触及光、机、电、盘算机、质料、物理、化学等多门学科的跨学科高新技能。

  它由上个世纪60年月提出,并于1976年降生了第一项叙述高能激光熔覆的专利。进入80年月,激光熔覆技能失掉了敏捷的开展,联合CAD技能衰亡的疾速原型加工技能(增材制造技能,俗称3D打印技能),为激光熔覆技能又添了新的生机。

  现已乐成展开了在不锈钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、铜合金、钛合金、铝合金及特别合金外表钴基、镍基、铁基等自熔合金粉末及陶瓷相的激光熔覆。

  激光熔覆铁基合金粉末实用于要求部分耐磨并且容易变形的零件。

  镍基合金粉末实用于要求部分耐磨、耐热腐化及抗热委顿的构件。钴基合金粉末实用于要求耐磨、耐蚀及抗热委顿的零件。陶瓷涂层在低温下有较高的强度,热波动性好,化学波动性高,实用于要求耐磨、耐蚀、耐低温和抗氧化性的零件。



  模具修停工艺历程


  在滑动磨损、打击磨损和磨粒磨损严峻的条件下,纯的镍基、钴基和铁基合金粉末曾经满意不了利用工况的要求,因而,在合金外表激光熔覆金属陶瓷复合涂层曾经成为国际外学者研讨的热门,曾经举行了钢、钛合金及铝合金外表激光熔覆多种陶瓷或金属陶瓷涂层的研讨。

  激光熔覆的使用次要在两个方面,即耐腐化(包罗耐低温腐化)和耐磨损,使用的范畴很普遍,比方,内燃机的阀门和阀座的密封面,水、气或蒸汽分散器的激光熔覆、模具外表的修复等。

  同时,进步质料的耐磨和耐腐化性,可以接纳Co基合金(如Co-Cr-Mo-Si系)举行激光熔覆,基体中物相成份范畴中Co3Mo2Si硬质金属间相的存在可包管耐磨功能,而Cr则提供了耐腐化性。



  激光熔覆Co基粉末修复汽车模具