激光熔覆的工藝原理

添加時(shí)間：2018-07-05 點(diǎn)擊量：3422

激光溶覆是利用高能激光束輻照，通過(guò)迅速熔化、擴(kuò)展和凝固，在基材表面熔覆一層具有特殊物理、化學(xué)或力學(xué)性能的材料，構(gòu)成一種新的復(fù)合材料，以彌補(bǔ)基體所缺少的高性能。能充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，克服彼此的不足。

激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預(yù)置式激光熔覆和同步式激光熔覆。

預(yù)置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基體材料表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中粉末的形式***為常用。預(yù)置式激光熔覆的主要工藝流程為：基體材料熔覆表面預(yù)處理-預(yù)置熔覆材料-預(yù)熱-激光熔化-后熱處理。

預(yù)置式激光熔覆

同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時(shí)完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進(jìn)行同步送料。同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基體材料熔覆表面預(yù)處理-送料激光熔化-后熱處理。

同步式激光熔覆

高損耗，礦山機(jī)械期待技術(shù)革新

目前，我國(guó)已是礦山機(jī)械的生產(chǎn)大國(guó)、消費(fèi)大國(guó)和進(jìn)口大國(guó)。礦山機(jī)械是對(duì)應(yīng)用于礦山的建井、采掘、礦井提升運(yùn)輸、破碎、磨礦、篩分、洗煤、選礦、焙燒等各類設(shè)備的總稱。其量大面廣，且使用工況惡劣，零件表面磨損、磨蝕和劃傷嚴(yán)重，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約有1/3～1/2的能源被消耗在摩擦上，由于摩擦導(dǎo)致的磨損失效占設(shè)備損壞的70%－80%，每年損失都在上千億美元。特別是在高速、高溫、高壓等條件下工作的零件，往往會(huì)因其表面磨損而造成零件報(bào)廢，導(dǎo)致設(shè)備停用。
  另外，礦山機(jī)械的特點(diǎn)是體積龐大、價(jià)格昂貴、裝卸困難，而且保養(yǎng)維修工作量大，因此在設(shè)備因磨損損壞而停止運(yùn)行時(shí)，會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如若改進(jìn)耐磨材料提高零部件加工精度，改善設(shè)備結(jié)構(gòu)的可靠性，將可以推遲設(shè)備磨損的期限。因此，開(kāi)展礦山機(jī)械再制造或升級(jí)改造加工勢(shì)在必行。

激光熔覆

為了解決礦山機(jī)械零部件磨損和腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，激光熔覆技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)效益很高的新技術(shù)，它可以在廉價(jià)金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質(zhì)，既降低了成本，又節(jié)約了貴重稀有金屬材料。

與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)。

該技術(shù)可以對(duì)采煤機(jī)及掘進(jìn)機(jī)截齒、綜采液壓支架不銹鋼立柱、刮板機(jī)、齒輪傳動(dòng)箱中的失效零件進(jìn)行再制造，特別是在截齒端部錐面及刮板機(jī)易磨損部位制備了冶金結(jié)合、硬質(zhì)點(diǎn)和高韌性金屬材料復(fù)合的激光強(qiáng)化覆層，使其平均使用壽命得到大幅提高。

激光熔覆工藝特色：

結(jié)合強(qiáng)度高：激光熔覆層與基體為致密冶金結(jié)合,結(jié)合強(qiáng)度不低于原本體材料的 90%。

熱影響區(qū)?。夯w材料加工微熔層為0.05-0.1mm?；w熱影響區(qū)為0.1-0.2mm。     

無(wú)熱變形：激光加工過(guò)程中基體溫升不超過(guò)80℃，激光加工后基本無(wú)熱變形。

熔覆層與基體晶粒細(xì)?。喝鄹矊蛹捌浣缑娼M織致密，晶粒細(xì)小，無(wú)孔洞，無(wú)夾雜裂紋等缺陷。

節(jié)約成本：激光作用時(shí)間短，熔覆層稀釋率低，基材的熔化量比較小，對(duì)熔覆層的沖淡率很低（常規(guī)為5%~8%），因此可在熔覆層比較薄的情況下，獲得所要求的成分和性能，從而節(jié)約昂貴的覆層材料；

可形成梯度功能材料：激光熔覆層組織由底層、中間層以及面層組成的各具特點(diǎn)的梯度功能材料，使修復(fù)后的設(shè)備在******和使用性能上更加有保障。

可控性好：易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，覆層質(zhì)量穩(wěn)定。

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