激光熔覆修復(fù)技術(shù)是一種材料表面改性材料技術(shù)。它是運(yùn)用激光高功率密度光線,由激光加工系統(tǒng)在數(shù)控操縱下,在基材表面特定位置產(chǎn)生一層非常薄的微熔層,根據(jù)預(yù)設(shè)或同歩方法加上特殊成份的自熔合金粉,如鎳基、鈷基和鐵基合金等,使他們以熔融狀態(tài)勻稱地鋪展在零件表面并做到預(yù)訂薄厚,與微熔的基材金屬材料產(chǎn)生優(yōu)良的冶金融合,而且相互間僅有不大的稀釋度,在接著的凝結(jié)全過程中,在零件表面產(chǎn)生與基材徹底不同的,具備預(yù)訂獨(dú)特性能的作用熔覆材料層,進(jìn)而能夠徹底更改材料表面性能,最后促使價(jià)廉的材料表面得到 非常高的耐磨、耐蝕、耐熱等性能。
依照材料加上方法的不同,激光熔覆的方式分成預(yù)設(shè)法和同歩送粉法。預(yù)置法顧名思義便是事先即將涂層的材料根據(jù)噴漆或粘接等方法置放在預(yù)處理過的基材表面,隨后根據(jù)激光輻射開展重熔后再做適度的熱處理;同歩送粉則是在預(yù)處理后的熔覆基材表面,將粉末立即噴漆在激光輻射所產(chǎn)生的挪動溶池上,涂層一次性成形。同歩送粉是激光熔覆技術(shù)的發(fā)展趨向,能夠靈活運(yùn)用激光動能,操縱工藝參數(shù),提升 生產(chǎn)效率和覆層品質(zhì)??墒峭瑲i送粉對粉末的顆粒粒度分布、流通性等層面也有規(guī)定,必須依據(jù)詳細(xì)情況而定。
在激光熔覆的研究中,材料研究是一個關(guān)鍵方向,重在研究各種加上材料與具體應(yīng)用場景中零部件的相容性。
鐵基合金粉末適用規(guī)定部分耐磨并且容易形變的零件。
鈷基合金粉末具備優(yōu)良耐熱性能,耐磨耐蝕也較強(qiáng),常見于石化和冶金行業(yè)。
陶瓷材料在高溫底下較高的強(qiáng)度,耐熱性好,化學(xué)可靠性高,常見于規(guī)定耐磨、耐蝕、耐熱和抗氧化性的零件。
因?yàn)閱我徊牧显谕蟿幽p、沖擊磨損和磨粒磨損嚴(yán)重的狀況下能無法滿足應(yīng)用工況的規(guī)定。因而,金屬涂層與陶瓷涂層的復(fù)合型應(yīng)用變成研究網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn),現(xiàn)有鋼、鈦合金及鋁合金表面激光熔覆多種多樣瓷器或金屬陶瓷涂層的研究。
與別的傳統(tǒng)表面解決技術(shù)對比,激光熔覆具備其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
冷卻速度快(達(dá)到10^6℃/s),屬于凝結(jié)全過程,容易獲得細(xì)晶機(jī)構(gòu)或造成平衡態(tài)所沒法獲得的新相,如非穩(wěn)相、非晶態(tài)等;
涂層稀釋率低于5%,與基材呈堅(jiān)固的冶金融合或頁面擴(kuò)散融合,得到 涂層成份和稀釋度可控的優(yōu)良熔覆層,確保性能不霉變;
選用高功率密度熔覆,加溫速度快,對基材的熱鍵入、熱危害區(qū)和畸變較??;
粉末挑選基本上沒有任何限定,能夠在低溶點(diǎn)金屬表面熔敷高溶點(diǎn)鋁合金;
熔覆層的薄厚及強(qiáng)度范疇大,且熔覆層外部經(jīng)濟(jì)缺點(diǎn)少,性能更優(yōu)質(zhì);
工藝全過程選用數(shù)控操縱,無觸碰解決,自動化技術(shù)實(shí)際操作,便捷、靈便,可預(yù)測性強(qiáng)。
激光熔覆在工業(yè)中的典型運(yùn)用
激光熔覆這類修復(fù)與再生產(chǎn)的工藝,一是加強(qiáng)作用,能夠根據(jù)熔覆層提高基材性能;二是修復(fù)作用,關(guān)鍵反映在修復(fù)材料表面的孔眼和裂痕,修復(fù)已磨損零件的幾何圖形規(guī)格和性能,對基本上全部機(jī)械制造業(yè)擁有 十分大的運(yùn)用價(jià)值。
在石礦、化工廠、冶金、電力、混凝土等機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域中,燃機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸和葉片、軋輥軸頸、鋼廠的牌坊待會伴隨著使用時(shí)間而脆化毀壞。這種零部件因?yàn)殚L期性承擔(dān)著天然氣高溫高壓及其浸蝕物質(zhì),再加上容積負(fù)載造成的機(jī)械設(shè)備地應(yīng)力功效,損害多數(shù)產(chǎn)生在表面或表面剛開始,而失效模式主要是內(nèi)部金屬零部件的破裂和裂開、磨損或浸蝕嚴(yán)重至部分脫落。因而運(yùn)用激光熔覆技術(shù)加強(qiáng)零部件表面性能可以合理增加使用期,而在規(guī)律性維修全過程中,還能夠根據(jù)表面再生產(chǎn)技術(shù)對損傷位置開展挽救。
針對燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)而言,無效位置常產(chǎn)生在熱端構(gòu)件,如轉(zhuǎn)子、葉片和噴頭。其產(chǎn)生在葉片根處的開裂是不能修復(fù)型,而產(chǎn)生在葉片內(nèi)孔或根處的損害便可根據(jù)修復(fù)后完成再運(yùn)用。其次,用以柴油發(fā)電機(jī)的葉片通常工程造價(jià)極高,將修復(fù)后的葉片重新安裝再運(yùn)用,將大大的地減少發(fā)電廠的發(fā)電量成本費(fèi)。
在汽車制造領(lǐng)域,20世紀(jì)80年剛開始,歐美日俄及其我國等我國就已剛開始應(yīng)用激光熔覆來加強(qiáng)汽車零部件。根據(jù)此技術(shù),做到了節(jié)省價(jià)格昂貴合金制品,減少生產(chǎn)成本的目地。一樣汽車模具在應(yīng)用中的磨損、浸蝕、觸碰疲憊而造成 的無效還可以根據(jù)該技術(shù)容光煥發(fā)新生兒。
總而言之,無論是零件在服役前的表面加強(qiáng),還是服役后產(chǎn)生故障開展修復(fù),其傳統(tǒng)的加工方法關(guān)鍵有表面熱處理、表面滲氮或高頻淬火、熱噴涂、噴焊等。伴隨著加工技術(shù)的持續(xù)升級和改善,激光挪動再生產(chǎn)技術(shù)(激光熔覆)慢慢獲得廣泛應(yīng)用。