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化腐朽为神奇,激光熔覆可显著改善金属性能
材料来源:贤集网           录入时间:2020/1/13 23:45:28

在过去的近十年里,激光熔覆技术不断迈出应用试验的步伐,从普通工业制造领域齿轮、模具,转子,轧辊等零件的修复,再到航天、军工领域高性能特种零件,梯度功能材料、超硬材料的制造。

现在,激光熔覆技术已经迈出了新的一步——推广应用。据相关媒体报道,超高速激光熔覆技术每年拥有将近20亿欧元的年市场容量。

超高速激光熔覆

日渐成熟的激光熔覆具备了良好的可控性,使以前存在的“局部加工区域有缺陷”等不良现象出现的概率大大降低,为大规模应用于生产制造奠定了坚实的技术基础。现在推出的新的超高速激光熔覆技术,加工效果可满足多行业的多材料处理的要求。

超高速激光熔覆,同样不用不用模具,只需要用CAD软件画一个图形模型,编程后就能实现加工。因为成型全程由智能系统精密控制,加工出来几乎不用再后续加工,直接就能使用。对于一些急修但一时之间又难以生产出来的零部件,超高速激光熔覆技术的最妥当的方案。

激光熔覆行业,值得期待

当然,除了化腐朽为神奇,超高速激光熔覆技术的还有另外更深远的积极意义——节约社会资源。

很多零部件的生产都需要模具,而制造模具需要花费大量的时间,对于一些经常需要开发新产品的企业来说,这是一个非常大的成本投入。而采用超高速激光熔覆技术,能缩短这一生产周期,直接进入产品的生产制造工序;而对于社会来说,超高速激光熔覆技术节省大量的资源,尤其是一些贵重稀有金属资源,是可持续发展全球战略。因此,超高速激光熔覆技术的未来,是非常值得期待的。

一同值得期待的还有配套行业的发展。一套激光加工工艺的成熟应用,是多种技术和设备共同协作的结果。在激光熔覆冷却这一块,目前行业已有成熟的方案。

目前,全球能源领域各类产业的的建设和发展日益多元化,与之同步变迁的下游产业也不断调整着格局以适应这一需求。比如,近年来石油产业快速地向内地油田和海上油田转移的发展趋势,电力工业由30万千瓦以下的火电向30万千瓦以上的火电及水电和核电的发展趋势……

除此之外,节能环保理念如“紧箍咒”般牢牢地套在制造商头上,促使呼吸阀、蒸汽疏水阀、高压阀门、减压阀、快速启闭阀门、阻火器、过滤器、管道视镜等产品在加工或者制造技术上不得不作出符合使用需求的改变。阀门的应用远不止这些,如在城市建设系统中广泛应用的大量低压泵阀,输油、输气管道建设中大量使用的平板闸阀和球阀等等。因此,阀门的需求量将非常之大。

阀门的使用工况条件大多数属磨损较多、腐蚀源集中、需承受较高压力和温度等。因此如何提高高温高压条件下阀门的耐磨损性、耐腐蚀性、以及高温强度是成为众多企业争相解决的技术难题。其中激光熔覆技术受到的关注最多,现在就介绍一下激光快速熔覆的应用。

激光快速熔覆修复的应用,激光快速熔覆技术可显著改善金属表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能。与堆焊、热喷涂、电镀等传统表面处理技术相比,它具有诸多优点,如适用的材料体系广泛、熔覆层稀释率可控、熔覆层与基体为冶金结合、基体热变形小、工艺易于实现自动化等。

根据激光快速熔覆工艺特点,激光熔覆专用材料的制备,重点考虑以下几方面因素:

1、吸收系数:不同材料在不同状态下对不同波长激光反射系数差异较大,应根据激光熔覆具体工艺,选择对激光反射较低的材料,提高激光熔覆过程中激光吸收系数。    

2、裂纹控制:激光熔覆过程急冷急热,激光熔池温度梯度较大,选择合金体系时,应考虑避免合金在快速凝固过程中形成裂纹。    

3、性能满足:根据熔覆层性能要求,调整熔覆材料合金成分。对耐磨熔覆层应添加形成高耐磨相元素,耐蚀熔覆层应添加形成稳定钝化膜元素,耐高温氧化熔覆层应添加形成致密氧化膜元

而激光快速熔覆所需要的送粉器对激光熔覆成型质量的影响主要有几条,输送粉末单位时间的送粉率和粉末的输送速度。输送粉末单位时间送粉率是指激光快速熔覆送粉器在单位时间里能传送的粉末质量大小。而粉末的输送速度是指激光快速熔覆送粉器将粉末运送到达熔池的速度。送粉器这两大特性直接决定了熔覆层的坚固性,均匀性,还有稀释率。

激光快速熔覆加工有同步送粉法和预置法,其中同步送粉法由于其独特的优势(工艺过程简单,合金材料利用率高和容易实现自动化)成为激光熔覆加工的优选方法。激光熔覆加工离不开送粉器,送粉器按照加工工艺向熔池输送设定好的粉末。综上所述,高性能的送粉器对激光熔覆加工工件来说十分重要。


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