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激光熔覆技术不仅可以恢复受损零件的外观和尺寸,还可以使其性能达到或超过新产品的水平。熔覆层与基体采用冶金结合,结合强度高,不低于原基体材料的95%。单层熔覆厚度为0.2-2mm,可调范围宽。激光加工过程中,基材表面仅发生轻微熔化,微熔化层为0.05~0.1mm。底座的热影响区极小,一般为0.05~0.1mm。熔覆层和基体中不存在粗大的铸造组织。熔覆层及其界面组织致密,晶粒细小,无空洞、夹杂裂纹等缺陷。
选择激光熔覆给企业带来的好处:
1、修复后的零件强度可超过原基体强度,使用寿命提高1.5-3倍,修复成本不到更换价格的1/5。 ;
2、大大缩短维修时间,解决大型企业重大成套设备持续可靠运行解决的部件快速修复问题;
3、关键部件表面激光熔覆超耐磨耐腐蚀合金,可大大提高零件的使用寿命而不变形;
激光熔覆技术是一种的表面工程技术,利用高能激光束将金属粉末与基体表面快速熔化、冶金结合,形成一层融入基体的性能优良的A涂层。比如油田工作条件比较恶劣,许多金属部件长期在重载荷下工作,伴随着腐蚀、摩擦和磨损,导致过早失效,缩短其使用寿命。停产检查、更换新件,不仅增加材料成本,而且影响油田生产,造成多方面损失。油田许多金属零件摩擦副的磨损间隙在近毫米量级。但常规表面技术处理层较薄,磨损件表面修复困难,限制了这些技术的应用范围。因此,激光熔覆技术可应用于石油钻杆、抽油杆、石油管道等领域,提高其耐腐蚀、耐磨、耐高温等性能,延长其使用寿命,降低维护成本,提高石油产量效率。
激光熔覆技术优点:
1、稀释率较低;基材上热影响区小;
2、与基体形成冶金结合,结合强度达95%以上;
3、熔覆层与基体均匀,无粗大铸造组织;
4、熔覆层及其界面结构细小,晶粒细小;
5、无空洞、夹杂裂纹等缺陷;
6、激光加工时基材表面仅轻微熔化,激光加工后不存在热变形;
7、熔覆层与基底润湿性好,结合强度高,易于实现自动化;
激光熔覆在模具领域应用工艺
激光熔覆技术在模具领域应用的基本工艺流程为:模具表面检查及维修方案确认→模具表面油污清理→根据硬度要求选择合理的涂层及加工参数→熔覆加工→模具加工后表面修复并在交货前进行检验。各工序的步骤及注意事项为:
1、模具表面检查及保养计划确认
检查模具是否有裂纹、拉伤、凹坑,加工位置是否为平面或R角。根据不同问题确定修复方案,对需要处理的地方进行适当打磨。
2、模具表面油污的清理
用清洗液清洗,去除水垢、油渍、油脂和油漆等,提高表面熔覆效果。
3、根据硬度要求选择合理的涂层和加工参数
根据维护计划和客户要求选择合适的功率、焦距、光斑和镀膜(例如铸铁使用铁机粉)。
4、包覆加工
涂料通过设备均匀铺展,激光器发射激光束,激光束经内部透镜折射作用于加工表面,使涂料层与基材表面形成完整的冶金结合。
5、处理后模具表面修复
钳工对熔覆表面进行研磨、抛光,确保模具间隙和表面粗糙度符合要求。
6、交货前检验
检查处理后的硬度和表面粗糙度是否满足客户的要求,如果不符合要求,重做。
九十年代初,激光再制造技术出现成为科研的热门,大部分都专注于它的研究。随着再制造理念逐渐被社会接受和技术的不断长进,我国再制造工业己取得较大的成就,工业规划不断扩大,覆盖行业层面更为广阔,智能程度越来越高,成为近年来激光加工技术的一个新亮点。
现在,我国已进入汽车、工程机械和车床作废置换的高峰期,再制造工业开展面临可贵机会,潜力非常大。激光再制造技术已根本成熟,这样就是一个激光再制造的智能商场正扑面而来。
激光再制造技术是近年来新式的一种技术方式,他以激光熔覆、激光淬火、激光表面合金化技术为主,依据修复零部件的受损使其达到受损前或比受损前更好的功能。
激光熔覆为激光再制造技术。激光熔覆运用高能激光束作为热源,通过金属及焊材的迅速熔化、扩展和冷却,构成一种具有特别功用的表层,这种表层一般具有耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等功用,激光熔覆的优势在于熔覆层与基体是冶金结合,基体热影响区极小,加工和热变形小,对孔洞、搀杂、裂纹等缺陷控制较好。
激光淬火是运用聚焦后(或通过光束整形)的激光束加热于金属表面使其产生马氏体相变构成马氏体淬硬层的进程,通过激光淬火加工后工件表面粗糙度根本不变,不需要后续机械加工就可以满足实践工况的需求;
激光合金化则通过激光参与将合金粉末与基体材料相作用构成一种新相的表面处理办法。
激光加工技术在再制造业中的运用与在其他制造业中的运用相同,有着其他加工技术不可代替的好处。激光加工用于再制造业是由相变硬化开展到激光表面合金化和激光熔覆,由激光合金涂层开展到复合涂层及陶瓷涂层,然后使得激光表面改性技术成为再制造的一项重要手法。
激光再制造技术的出现打破了传统再制造技术在可批改材料及批改零件形状等方面的约束,打破了再制造技术的局限性,选用激光再制造技术批改高温、高压、高转速涡轮动力机械零部件,已先后被石化、电力、煤炭、冶金、轿车等十几个行业认可及应用。
速激光熔覆与高速激光熔覆,常规激光熔覆的共同点:
1、包覆材料通用:可以用常规激光熔覆的材料,可以用高速激光熔覆来熔化;一些常规激光熔覆无法熔覆的材料,如高熔点材料,可以通过高速激光熔覆来熔化。
2、全部采用冶金结合:但高速熔覆的涂层效果与热喷涂类似,表面光滑。常规包层波动较大。
3、通用工艺路线:常规激光熔覆工艺调整的也是高速激光熔覆工艺调整的。
4、应用领域一致:即在常规激光熔覆可以应用的领域可以应用高速激光熔覆,在常规激光熔覆无法应用的领域也可以应用高速激光熔覆。通俗地说,高速激光熔覆可以做到常规激光熔覆可以做到的事情,高速激光熔覆也可以做到常规激光熔覆无法做到的事情。
对于辊压机轴磨损的传统修复方法,常采用补焊、电刷镀、喷涂等工艺进行离线修复。直接的影响就是停机时间长,整体成本高,劳动强度大。激光增材修复方法实现了在线修复。该技术非常适用于辊压机轴磨损的修复。无需拆卸和加工即可修复。补焊无热应力,补焊厚度不受限制。同时,该产品具有金属材料所不具备的优惠,可吸收设备的冲击和振动,避免了再次磨损的可能性,并大大延长了设备部件的使用寿命,为企业节省了大量的停机时间,创造了的经济价值。
现场修复过程如下:
1、表面处理:清除前后轴肩表面、轴承表面、轴承内圈表面的污垢和高点。清除所有螺栓孔和压板通孔边缘的毛刺。使用砂轮打磨磨损区域,使其恢复原来的金属颜色。
2、确定定位点:先在轴径磨损量处增加一个定位点,高度略一侧磨损量。以样尺为基准,用砂轮机、锉刀等工具打磨,使其高度接近与一侧磨损尺寸相同。
3、空试轴承:安装轴承,并用压板紧固轴承,在压板螺栓紧固过程中保持较小的预紧力,测量同心度和垂直度,精度误差小于0.2 mm。
4、清洁表面:用无水乙醇清洁轴承位置表面和轴承内圈表面,轴承内圈表面刷803脱模剂。
5、涂抹激光增材:将均匀的激光增材直接涂抹在修补面上,并激光增材的填充效果,然后用刮刀均匀涂抹,厚度略支撑点的高度。
6、尺寸恢复:安装轴承,均匀拧紧压板,并留有足够的预紧力。
7、养护:自然养护6—12小时后,拆下压板和轴承,并清除多余激光增材。
8、再次应用激光增材:用砂带打磨修补激光增材表面产生的釉料和脱模剂。清洁后,调和金属修复激光增材,并将其应用于整个轴承位置的表面。
9、安装方式:快速安装轴承,整个安装和紧固过程控制在40分钟内。拧紧螺栓时,要对称拧紧。这次安装螺栓全部拧紧到位。
10、后期预紧:设备空载时每3小时拧紧一次,设备满载时每6小时、12小时、24小时拧紧一次。
轧辊是使(轧材)金属产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要大型消耗性部件。轧辊失效的普遍原因是早期磨损失效。目前,轧辊由于磨损需要修复时多采用车削或磨削等“补救措施”修正辊型。采用激光熔覆修复轧辊表面已成为延长轧辊寿命的一个主要发展方向和途径。该技术不仅可以修复轧辊,而且可以提高轧辊的耐磨性,延长轧辊的使用寿命,改善钢材的表面质量。
而造成辊压机轴磨损的主要原因如下:
1、辊压机物料粒度的控制不力;
2、辊压机密封失效,造成轴承载荷增大;
3、轴承疲劳运行,造成轴承游隙偏大;
4、压盘预紧力不足;
5、冷却铜管频繁堵塞或设计过细;
6、没有定期清除稳流仓物料,排除富集金属物,使设备频繁过载调停影响轴承寿命;
7、液压系统隐患辊缝长期偏差现象严重。
通常轴类零件主要失效的原因有轴变形、轴断裂、轴表面失效。发电机转轴、各种传动轴等轴类零件的破坏主要是以磨损为主的。其中轴变形、轴断裂是不可以修复的,而以磨损为主的表面失效是可以修复的。采用大功率激光熔覆修复技术,可在轴类零件表面失效的部分,激光熔覆一层铁基合金材料,使得熔覆合金层的零件表面有良好的机械性能,将报废的零件再次使用。
激光熔覆同步送粉智能设备技术
送粉设备作为熔覆设备的核心元件之一,其性能的好坏将直接影响熔覆层的质量,随着激光熔覆技术的飞速发展以及对熔覆层的加工精度和质量要求的提高,开发的送粉设备对激光熔覆加工显得尤为重要。
为此,西安国盛激光科技凭借自身的技术及研发实力,研制出适用于速激光熔覆同步送粉智能设备。该智能送粉设备系列为满足激光熔覆以及速激光熔覆的送粉精度而生。在高功率大送粉量的服役工作中保持稳定性的同时,也能够在精密送粉工艺中发挥其到的微量送粉功能。
单工位熔覆淬火设备机床采用全HT铸造床身,结构稳定,减震性高,PLC控制具有“友好”的人机对话界面,四轴机构(X、Y、Z、旋转轴)可实现联动;单工位设计、结构简单、操作方便;全水冷熔覆/淬火头可实现24小时连续作业;该设备大回转直径Ø600mm,装夹工件大长度3000mm,大承载能力3T;可实现轴类、盘类零件的外圆熔覆/淬火,也可对内孔进行熔覆/淬火。
目前,激光熔覆技术发展迅速,日趋成熟,正走向推广应用阶段。激光熔覆技术是绿色再制造技术的重要支撑技术之一,是符合国家可持续发展战略的高新技术。中国科学家在基础理论研究方面处于国际水平,为激光熔覆技术的发展做出了贡献。但另一方面,激光熔覆技术的应用水平和规模还不能满足市场需求。解决工程应用中的关键技术,研制特种合金粉末系统,研制送粉装置和技术,系统研究无损修复方法,建立质量和评价体系,加大力度,培育工程应用有信可依的在制造业市场竞争日益激烈的今天,激光熔覆技术有着的潜力。
一、激光熔覆工艺两步法(默认方法)
这种方法是在进行激光熔覆工艺之前,将熔覆材料放置在工作表面上,然后用激光将其熔化和凝结形成熔覆层。
预置覆层材料的方法有:
1、预涂:一般用手涂经济方便。工件表面干燥后,进行激光熔覆。但这种方法生产效率低,熔覆层厚度不一致,不适合大批量生产。
2、预置片:在熔覆材料的粉末中加入少量粘结剂,模压成片状,放在工件需要熔覆的部位,然后进行激光处理。这种方法粉末利用率高,质量稳定,适用于一些深孔零件,如小直径阀体。使用这种方法可以获得的涂层。
二、激光熔覆工艺一步法(同步法)
这是在激光束照射工件的同时,将熔覆材料送到激光活性区的过程。有两种方法:
1、同步送粉法:采用特殊的喷射送粉装置,将单一或混合粉末送入熔池,通过控制送粉量和激光扫描速度来调节熔覆层厚度。由于松散粉末对激光的吸收率大,热,可以获得比其他方法更厚的熔覆层,易于实现自动化。
2、同步送丝法:该方法的工艺原理与同步送粉法相同,只是将包覆材料预先加工成丝或填充丝。这种方法方便,不浪费材料,更容易熔覆层成分的均匀性,特别是当熔覆层为复合材料时,熔覆层的质量不会因成分的不同而受到影响.粉末比重或粒径,通过线材预热精细处理,可提高熔覆率。但线材表面光滑,对激光的反射强,激光的利用率比较低;另外,线材制造工艺复杂,品种规格少。