近两年来,高速激光熔覆技术受到我国激光行业和金属表面加工行业的高度关注。 2)为了追求更高的表面质量,高速激光熔覆一般采用20-53um的细球形粉末,从而节省材料,降低加工成本,而常规激光熔覆一般采用50-150μ m的粗粉末..细粉成本略高于粗粉。 常规激光熔覆材料可以熔化,高速激光熔覆可以熔化;一些传统的激光熔覆材料无法熔覆,如高熔点材料,可以通过高速激光熔覆熔化。 2)均为冶金结合。而高速熔覆的涂层效果与热喷涂相似,表面光滑。 铜和铝的表面强化一直是业界的迫切需求,但工艺难度较大。目前,在非冶金结合的情况下,可以采用喷涂和电镀工艺路线;在冶金条件下,YAG激光熔覆目前可用于常规激光熔覆,但YAG工艺效率较低。 国盛激光已将高速激光熔覆技术应用于有色金属的表面处理。从初步试验结果来看,高速激光熔覆完全可以解决这个行业的难点。
超高速激光熔覆是一种基于激光热源的表面制造技术,其特殊的熔化形式不同于传统的激光熔覆技术。 一方面超高速激光熔覆提高了激光能量密度,传统激光熔覆光斑直径约为2—4 mm,而超高速激光熔覆光斑直径小于1 mm,在相同激光能量输入条件下,小光斑区域的激光能量密度更高。 传统激光熔覆的激光能量密度约为70—150 W/cm2,而超高速激光熔覆的激光能量密度高达3 kW/cm2。 另一方面,在传统的激光熔覆工艺中,未熔化的粉末直接送入熔池而超高速激光熔覆调整了激光、粉末和熔池的会聚位置,使粉末的会聚位置高于熔池的上表面,会聚的粉末在进入熔池前被激光照射熔化。 此外,超高速激光熔覆更高效的激光利用率可以降低熔覆过程中对激光能量的需求,使传统激光熔覆在1~2 kW能量输入下沉积效率可达3— 4 kW。这有利于降低激光熔覆的设备成本。
采用合适的激光熔覆技术将涡轮盘和侧壁上明显的凹槽磨平,并对轮盘和侧壁上的所有腐蚀孔和裂纹进行焊接修复。然后用激光熔覆的方法在轮盘上激光熔覆与母材性能相同的合金粉末。 图片 涡轮叶片激光熔覆修复技术 (1)预处理工艺:包括工件表面除油、除锈→ 喷砂清理(进一步清理)→熔覆前处理(将需要激光熔覆的区域清洗干净,将存在明显缺陷的区域整平); (2)需要补焊的缺陷检测: 通过目视观察和实验仪器检测,并记录需修复的部位; (3)激光熔覆:对于叶片中的微裂纹,如果采用脉冲YAG激光进行修复,可以获得更理想的效果。 激光修复叶片分为两类:一类是修复微裂纹,另一类是加长磨损叶片顶部。采用脉冲激光熔覆技术,通过控制激光输入能量、重复频率和激光扫描速度,可以控制激光熔覆层不开裂。 利用CO2激光熔覆处理可以达到相当的效果。 (4)后续加工:对修复后的叶片进行打磨、抛光、修整,使外形尺寸符合图纸要求。
激光熔覆技术是指利用高能密度的激光束照射熔池,使其温度达到过饱和状态,使熔池中的元素形成枝晶或其他非晶态物质,并以极高速度向熔池表面流动并熔覆在工件表面形成一层具有一定厚度和性能的新的金属层。 激光熔覆技术是利用高能密度的激光束照射到工件表面,使工件表面达到过饱和状态后通过快速熔化、膨胀、凝固、冷却实现修复与再制造的过程。 根据用料不同激光熔覆主要分为:金属激光熔覆和复合材料激光熔覆。 金属激光熔覆 激光熔覆是通过激光熔覆材料、热源和冷却方式将材料表面均匀的覆盖于工件表面,实现其功能性的再制造过程。 复合材料激光熔覆是指采用与工件材料具有相同或相似性能的功能材料(如陶瓷、纳米材料等),在工件表面熔覆一层与被保护表面具有相同性能的材料。 根据熔覆成分可以将复合材料激光熔覆分为:陶瓷激光熔覆和金属激光熔覆。 目前,由于陶瓷与金属材料性能的差异性,一般以金属激光熔覆为主。
超高速激光熔覆工艺不涉及化学过程,对环境友好。有很多种硬表面涂层可供选择,包括铁基、镍基和钴基合金涂层。该方法制备的镀层无缺陷,结合强度高,耐久性远高于电镀层。 而国盛激光熔覆设备采用特殊设计优化的高速激光熔覆喷嘴,粉末利用率大于90%,精确的激光能量控制,确保熔覆层稀释率控制在3%以内。 堆焊技术可以制备高质量无缺陷的金属涂层,如钨极氩弧焊和等离子喷焊。 而国盛激光超高速激光熔覆技术是大容量高精度双筒送粉器,确保长时间送粉的稳定性和熔覆层的均匀性一致性。。 其单层熔覆厚度在25—250微米范围内,制备的涂层表面光滑,粗糙度仅为传统激光熔覆的10%。仅通过磨削就能满足精度要求。 国盛激光超高速激光熔覆设备是高精度的数控机床,熔覆线速度可达100-500mm/s,单位时间熔覆面积0.5-1m2;高精度送粉控制,熔覆层厚度0.2mm-10mm精确可控。
激光熔覆技术作为激光表面改性最重要的应用技术之一,利用高能激光束改变工件表面的性能,可以大大提高材料或零件的性能和寿命。 激光熔覆的主要过程 (1)预置粉法:预置粉末法主要是通过粘结或喷涂的方式将包覆粉末均匀地置于基材表面。 新零件修改 通过激光熔覆技术,在工件表面指定区域熔覆一层特殊性能涂层,可以改善工件的表面性能,使重要零件具有超耐磨、耐腐蚀的特性,大大延长零件的使用寿命。 2.熔覆层中的裂纹缺陷 在激光熔覆过程中,熔覆区在激光的作用下迅速熔化,然后迅速凝固。 当内生拉应力超过熔覆层所能承受的极限时,熔覆表面就会产生裂纹,这是影响熔覆质量的一个重要指标。
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必须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先进的表面工程技术 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。
激光熔覆技术是利用激光束在金属表面形成的涂层来实现的,熔覆材料中加入合金粉末和金属粉末,可在基体金属表面形成冶金结合,从而获得具有特定功能的涂层。激光熔覆技术包括激光熔覆和激光再结晶。 激光熔覆技术在钢铁冶金行业的应用主要体现在表面修复和表面改性两个方面。 因此,在选用激光熔覆涂层时应对基体材料的性能进行分析; 2、在钢件表面制备耐磨、防腐涂层激光熔覆技术在钢件表面制备耐磨、防腐涂层是近年来发展起来的一项新技术,其目的是使工件表面获得具有优异耐腐蚀和抗磨损性能的耐磨 激光熔覆技术可以在钢件表面制备一层厚度约为30~100μm的熔覆层,与基体之间为冶金结合; 3、在钢件上制备抗氧化涂层激光熔覆技术是通过在钢件表面形成一层致密且具有很高抗氧化性能的耐磨、防腐涂层。 激光熔覆技术主要分为热喷涂、热浸镀和等离子喷涂三种方法; 4、激光熔覆技术对钢件表面改性主要体现在: ①将激光熔覆层与钢件之间形成冶金结合; ②用激光熔覆层代替钢零件部分材料,在钢零件上形成具有特殊功能和性能的涂层
激光熔覆是指在熔覆基体表面以不同方式添加激光熔覆材料,利用激光束作为热源,将熔覆材料熔化凝固到基体表面,制备与基体形成冶金结合的表面涂层,从而实现材料表面改性和产品表面修复的过程。 激光熔覆技术可以在廉价的金属基体表面制备高性能的涂层,具有很高的经济效益,得到了广泛的关注和研究,发展迅速。现已广泛应用于机械设备和重要零件的表面强化和损伤修复。 与传统表面处理技术相比,激光熔覆制备的涂层组织均匀致密,晶粒细小,热输入小,稀释率低,具有良好的应用前景,但也存在一些问题。 在激光熔覆过程中,激光能量主要作用于基体表面的熔池,增加了激光能量对基体的热输入,可能导致较大的应力和裂纹。同时,传统激光熔覆在大面积熔覆中的生产效率较低,极大地制约了激光熔覆技术的应用和推广。 由于超高速激光熔覆的工作特性不同于传统激光熔覆,为了研究超高速激光熔覆的主要工艺参数对熔覆层组织和性能的影响,采用超高速激光熔覆技术在9Cr2Mo钢基体表面制备了M2高速钢涂层,并对熔覆层的组织和力学性能进行了表征
旧设备虽然再制造后仍是一件设备,但关键零件(表面)的材料和特性已经脱胎换骨,是全新的优秀产品。 电镀与激光熔覆的技术比较 电镀:电镀铬是一种利用电解过程将铬沉积在基体表面形成铬镀层的表面处理技术。 激光熔覆:激光熔覆技术利用大功率激光束聚集极高的能量,瞬间熔化工件表面,同时将工件表面预设的合金粉末完全熔化,从而获得致密的熔覆层和与基体冶金结合的熔覆层。 由于激光束能量密集,大部分光能用于熔化粉末,仅轻微熔化基材表面,基材热影响区极小,约0.1-0.2毫米,有效保证了基材的性能和形状不发生变化; 2、环境——激光熔覆技术是一种绿色工艺; 3、好处——激光熔覆后可循环使用 激光熔覆后可以局部修复。 总结: 与电镀相比,激光熔覆是激光熔覆与基体之间的一种强冶金结合层。经过特殊设计的激光熔覆涂层,结构致密,无裂纹和气孔,熔覆层厚,强度和韧性好,是一种环保工艺。 因此,激光熔覆技术是一种能在精密工件上产生良好经济效益的新技术,也是在普通金属基体上制备高性能合金表面而不影响基体性能的最佳技术。
作者对轧钢轧辊进行了再制造,通过在其表面激光熔覆铁基合金粉末实现了再制造,替代了传统的堆焊Ni60,创造了经济收入。采用激光熔覆代替传统堆焊技术对板材表面进行熔覆,实现了中部槽和底板的再制造强化。 图片 其实超高速激光熔覆是一种效率较高的激光熔覆技术,下面就来说说超高速激光熔覆技术与传统的激光熔覆技术相比有哪些优势: 一、与传统的激光熔覆技术相比,高速激光熔覆具有很高的熔覆线速度。 二、单层熔覆层厚度极薄(高精度送粉控制,熔覆层厚度0.2mm-10mm精确可控),可以在零件表面获得高精度成形;而且熔覆搭接平整,熔覆区域表面粗糙度小,大大减少了后续加工的去除量,简化了加工工序,降低了材料消耗 三、激光束高度集中,一部分光束能量用于熔化合金粉末,一部分光束能量作用于零件表面。合金粉在进入熔池前熔化,对加工工件影响很小,从而优化了熔覆变形问题。 四、高速熔覆凭借其高能量密度和低稀释率(精确的激光能量控制,确保熔覆层稀释率控制在3%以内)的优势,实现了钛、铝、铜等传统激光熔覆的表面激光加工。
图片 (1)预处理工艺:包括工件表面脱脂除锈→喷砂清理(进一步清理)→熔覆前预处理(清理需要激光熔覆的区域,平整有明显缺陷的区域); (2)质量检验程序:使用磁粉检验、X射线检验、荧光渗透检验或显影剂检验对清洗后的表面进行检验 (3)激光熔覆:采用自主知识产权的合金粉进行激光熔覆,无需预热,不产生冶金裂纹,硬度高达HRC63。 (4)后续加工:对激光熔覆区域进行抛光整理和后处理;必要时喷涂耐磨涂层。 (5)质量检查与验收:检查方法同第2步,确认激光熔覆处理后零件表面无缺陷后即可进行验收。经过上述处理过程后,轴类零件可以恢复如新。
01 两步法(预设方法) 在该方法中,在激光熔覆处理之前,将熔覆材料放置在工作表面上,然后用激光熔化并凝结以形成熔覆层。预设包层材料的方法包括: 1)预涂层:一般用手工涂抹,最经济方便。 它是用粘结剂将熔覆用粉末制成糊状,放在工件表面。干燥后,进行激光熔覆。但这种方法生产效率低,覆层厚度不一致,不适合批量生产。 2)预置薄片:在熔覆材料粉末中加入少量粘合剂,成型为薄片,置于工件待熔覆部位,然后进行激光处理。该方法粉末利用率高,质量稳定,适用于一些深孔零件,如小孔径阀体。通过这种方法可以获得高质量的涂层。 图片 02 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作用区域的过程。 更容易保证熔覆层的成分均匀性。特别是当熔覆层是复合材料时,熔覆层的质量不会受到粉末比重或粒度的差异的影响。此外,预热线材的精细处理可以提高包覆率。而蚕丝表面光滑,对激光的反射强,激光的利用率相对较低。
激光熔覆技术是在基体表面添加熔覆材料,利用高能量密度的激光束将其与基体表面的薄层熔合在一起,在基体表面形成冶金结合的熔覆层。 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 ; 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; 激光熔覆技术可以优化资源配置,节约贵重、稀有金属材料,降低能源消耗,节省资金 国盛激光是一家专业从事自动化激光熔覆设备、高速激光熔覆设备、激光淬火设备、激光焊接设备、3D打印设备的研发、制造、销售于一体的高新技术企业。 ;研发出的八轴联动激光熔覆设备,根据客户应用场景可配置不同规格的机器人,同时选配变位机、转台、滑台以适应不同加工类型工件的激光熔覆加工及表面处理。
为了防止激光器、熔覆头、水冷器内的水管等设备冻裂,应根据天气情况采取以下防冻措施: 1.在冷水机组的水箱中添加防冻液,防冻液的选择和添加比例参考以下三条: (1)在最低温度为0℃至5℃的地区,可使用
结合激光熔覆再制造在矿山液压支架立柱中的应用经验,发现再制造成品的质量控制一般涉及熔覆表面的宏观质量(无裂纹、砂眼等缺陷)、成形厚度、表面硬度分布等。 这些参数的配合效果首先直接关系到熔覆产品的质量,熔覆层最直观的宏观表征如气孔、砂眼、裂纹,其次是熔覆尺寸、可测量的表面硬度、粗糙度和机械加工后的耐蚀性,以及稀释率、结合状况、内部组织结构和缺陷、截面硬度 发现: 1、合金粉的种类对结合强度的影响最大 2、扫描速度,最小的是激光输出功率 45钢基体表面的激光熔覆层与基体的结合强度大于基体的应力强度。 近年来,许多研究人员将计算机模拟应用于激光熔覆研究,大大简化了工艺验证过程,提高了创新技术的开发效率。分析了不同激光功率下的温度场,得到了距离熔覆层表面1mm处的温度-时间曲线,减少了实验量。 激光重熔利用激光作为热源快速熔化金属材料表面,然后自身快速冷却,在基体组织上获得重晶格层和淬火层的双层硬化结构。重新熔化的液相有助于组分的均匀渗透和扩散。
激光熔覆修复工艺流程主要包括以下几个步骤: 1、表面处理:将缸筒内壁表面清洗干净,去除表面的污垢、氧化皮等杂质,露出金属基体。 2、涂层制备:在缸筒内壁表面涂覆一层一定厚度的金属或非金属涂层,以提高缸筒的耐磨、耐腐蚀等性能。 3、激光熔覆:将高能激光束作用于涂层表面,使涂层表面迅速熔化、凝固和形成一层与基体材料不同的合金层。 激光熔覆修复的优势: 1、抗腐蚀性能好:由于激光熔覆修复所形成的合金层具有较高的抗腐蚀性能,因此可广泛应用于各种腐蚀性环境中。 3、耐高温性能好:由于激光熔覆修复所形成的合金层具有较好的高温稳定性和抗高温氧化性能,因此可在较高温度下使用。 4、工艺简单:激光熔覆修复工艺简单,操作方便,可快速完成修复,提高生产效率。 随着科技的不断发展,激光熔覆修复技术将会不断完善和发展,相信激光熔覆修复技术将会得到更加广泛的应用和发展。
但常规表面技术的处理层较薄,导致磨损件表面修复困难,限制了这些技术的应用范围。 激光熔覆技术作为一种新型的表面工程技术,已经在许多领域得到了广泛的应用。 通过激光熔覆技术,在钻杆表面形成一层硬度高、耐腐蚀、耐磨损、耐高温的涂层,可显著提高钻杆的耐用性和使用效率。同时,激光熔覆技术还可以修复钻杆表面的损伤,延长钻杆的使用寿命,降低更换成本。 为了解决这一问题,激光熔覆技术被广泛应用于抽油杆的表面强化与修复。 经过激光熔覆技术,在抽油杆表面形成一层高硬度、高韧性的涂层,可显著提高抽油杆的耐用度和使用效率。 因此激光熔覆技术被广泛应用于输油管道防腐和修复。 通过激光熔覆技术,可以在管道内外表面形成一层具有高耐腐蚀性能的涂层,显著提高管道的耐久性和安全性。 同时,激光熔覆技术还可以对管道表面的损伤进行修复,避免了管道泄漏等事故的发生,降低了维修成本。
高速激光熔覆是一种快速的激光表面处理技术,它的工艺特点是熔覆质量好、速度快、成本低,具有一定的市场竞争优势。高速激光熔覆工艺参数选择不当,会导致成形质量差、易变形等问题。 3、光斑大小:光斑大小是指光束被扫描到基板表面的面积。激光熔覆过程中,激光能量首先聚集在熔覆层的中央,然后通过辐射向周围发散,光斑大小主要影响光功率密度,即单位面积的光能。 搭接率是影响熔覆层表面粗糙度的一个重要参数。熔覆材料与基板之间的搭接率越大,越容易获得粗糙度较低的熔覆层表面。 光斑直径增大时,激光束能量密度提高,熔池受热变宽,熔化速度加快,在基板上产生较多的小孔。 搭接率提高,熔覆层表面粗糙度降低。但搭接部分的均匀性很难得到保证。 8、保护气体压力:高速激光熔覆过程中,基体与熔覆材料之间很容易氧化,熔覆材料中含有的氧化物,会导致基体材料表面发黑、发暗、变硬,严重影响了工件表面质量。为避免熔覆材料氧化,需对工件进行保护。
镍基粉末容易出现裂纹;硬度高的粉末多层熔覆时,也会出现裂纹。 (3)气孔 涂层出现气孔的原因有:基体有锈迹油污;粉末有杂质;粉流不稳;粉量过大;功率不够;或线速度过大等。 (7)喷嘴粘粉 可能的原因有:粉末弹射太高;铜头温度过高;喷嘴工作距离过低,喷嘴表面太粗糙或污染(建议抛光处理)。熔覆头偏离中心放置,有利于减少粘粉现象。 (9)熔覆时有滋滋声 可能的原因有:粉末受污染;粉末受潮;基体不干净等。功率密度过大也会导致熔池金属气化,产生熔覆噪声。这些问题会影响涂层防腐性。 (10)熔覆火花飞溅 可能的原因有:线速度过大;功率密度过大;功率和粉量不匹配;气流量过大等。 (12)熔覆效率下降(涂层厚度变薄) 可能的原因:保护镜污染;刮板磨损;工作距离不合适;出粉孔被磨大,粉流变粗;激光功率下降等。