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激光熔覆修复:
激光熔覆也称激光包覆,是利用一定功率密度的激光束照射(扫描)被覆金属表层上的外加纯金属或合金,使之完全熔化,而基材金属表层微熔,冷凝后在基材表面形成一个低稀释度的包覆层,从而使基材强化的工艺.激光熔覆的熔化主要发生在外加的纯金属或合金中,基材表层微熔的目的是使之与外加金属达到冶金结合,以增强熔覆层与基材的结合力,并防止基材元素与熔覆元素相互扩散而改变熔覆层的成分和性能。激光熔覆工艺主要有两种:
一种是预置涂层法,是用电镀、真空蒸镀、等离子喷涂、火焰喷涂、粘结等方法将要熔覆的金属粉末事先涂覆在基材表面,然后用激光重熔,这种方法可称为激光涂覆;另一种是同步送料法,即在激光照射过程中,将粉末或条、丝状纯金属或合金连续送入熔池内,其中用气体将粉末以一定角度吹入熔池的方法称为激光喷涂。激光熔覆与合金化类似。可根据要求在表面性能差的低成本钢上制成耐磨、耐蚀、耐热、耐冲击等各种高性能表面,来代替昂贵的整体高级合金,以节约贵重金属材料。熔覆层组织细小,一般无气孔和空穴。将硬质TIC颗粒覆于高速钢表面,通过激光覆熔处理得到TIC熔化层,然后进行快速淬火。这样获得的表面包覆有极高硬度HV2100一2700,最高可达HV3100。高速钢激光熔覆的寿命为普通热处理钢的8.4倍,最高达11.2倍。可以预料,这种处理方法将广泛用于加工难切削材料的刀具。较常采用的激光包覆与基体的组合形式有如下几种上:
不锈钢一软钢;不锈钢-铝;软钢一不锈钢,硬质合金一软钢;硬质合金一黄铜;铁硼一软钢;镍一软钢;铬一钦。除以上所述外,激光熔覆工艺还具有以下独到的优点:
可控制稀释度,减少局部加热时的热变形,精确控制零件外形尺寸,可获得良好热结合性和精细淬火组织。
激光熔覆修复再制造工艺介绍:
激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类,即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位,然后采用激光束辐照扫描熔化,熔覆材料以粉、丝、板的形式加入,其中以粉末的形式最为常用。
同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中,使供料和熔覆同时完成,熔覆材料主要也是以粉末的形式送入,有的也采用线材或板材进行同步送料。
预置式激光熔覆的主要工艺流程为:基材熔覆表面预处理—预置熔覆材料—预热—激光熔化—后热处理。
同步式激光熔覆的主要工艺流程为:基材熔覆表面预处理—送料激光熔化—后热处理。
按工艺流程,与激光熔覆相关的工艺主要是基材表面预处理方法、熔覆材料的供料方法、预热和后热处理。
大型轴类零件的磨损修复工艺:
(1)预处理工序: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)质量检验工序:采用磁粉探伤,X射线探伤,荧光探伤或者显示剂探伤法对清洗干净的表面进行探伤,确定有无明显的缺陷区域存在。
(3)激光熔覆:采用自主知识产权的合金粉末进行激光熔覆,不需要预热,不产生冶金裂纹,硬度最高可以达到HRC63。
(4)后续加工处理:包括激光熔覆区域的抛磨修整与后处理;必要时喷耐磨涂层。
(5)质量检验与验收:检验方法同步骤2,确认激光熔覆处理后零件表面无各种缺 陷,即可进行验收。经过上述处理工序,可以将轴类零件复旧如新。大型齿轮的激光淬火/熔覆 激光淬火齿轮与齿圈,热注入量小,齿轮或者齿圈的热变形小,不降低齿轮的精度,不破坏齿面的表面粗糙度。采用激光熔覆技术可以直接对断齿等情况进行修复。
大型齿轮的激光淬火与修复工艺:
(1)工艺流程: 将大型齿轮装夹到激光加工机床上,清洗齿轮齿面的油污和锈斑;在需要激光加工的齿面及轴颈部分喷涂吸光涂料,再用激光加工程序对齿面(齿顶,齿根等)进行淬火处理。
(2)淬火工艺参数:激光淬火后齿面的硬度范围可以控制在HRC35— 45之间;淬硬层深度为0.4- 0.6mm;激光功率2.0- 3.5kw;淬火扫描速度为10 – 50 mm/s。根据齿轮齿面,齿根和齿顶对材料表面的不同硬度要求,采用数控系统分段分区改变工艺参数,获得相应的激光淬硬层。激光淬火后不用回火处理,齿面的表面粗糙度基本不变。
(3)激光熔覆工艺指标:激光熔覆的单层厚度根据需要可以在 0.2 – 2.5 mm 之间调节。激光熔覆层的硬度可以根据工件的需求在HRC25 – 60之间调节。对大型钢齿轮而言,在无预热条件下可直接熔覆,熔覆层均匀,连续,无裂纹,气孔等冶金缺陷。涡轮盘激光熔覆与修复 烟机的关键易损件主要有轮盘与叶片,采用合适的激光熔覆工艺先将涡轮盘及侧壁上明显存在的沟槽添平,并且焊补轮盘及侧壁上所有蚀孔与裂纹,然后采用激光熔覆将与基材性能相当的合金粉末对轮盘进行激光熔覆处理。不需打底层,也不需预热,就可直接获得高硬度的合金层。
激光熔覆修复再制造六大技术优势:
1.被激光熔覆修复的零部件变形小。
2.基材与熔覆材料为冶金结合,结合强度与母材相当。
3.熔覆层可达到无气孔、疏松、夹杂、裂纹等缺陷。
4.可以根据零部件工况情况,设计配置特定性能的特殊材料,具有很强的灵活性。
5.由于可以在零部件的关键部位进行熔覆修复,因此可以节约大量贵金属材料甚至战略材料。
6.针对特大型零部件,可以根据实际情况进行现场熔覆修复。
7.适用于大型精密零部件磨损腐蚀翻新修复减少企业运营成本。
激光熔覆维修技术特点:
1.激光熔覆层与基体为致密冶金结合,结合强度高,不脱落。
2.加工过程热影响区和热变形小,不改变基材内部金属性能。
3.可实现工件表面性能的定制,熔覆耐磨损、耐腐蚀、耐高温等特殊功能层。
4.可制备由底层、中间层及表层组成的各具特点的梯度功能熔覆层。
5.适合的材料广泛,常见各类钢、合金钢及铸铁均可加工。
6.加工过程自动化控制,工期短,质量稳定。