欢迎光临咸阳佳运泽矿山设备有限公司官方网站!

029-34966565

通用banner
您当前的位置 : 首 页 > 新闻中心 > 公司新闻

资讯动态News

联系我们Contact Us

咸阳佳运泽矿山设备有限公司

电 话:029-34966565

手 机:孙经理 13488176630

邮 箱:jyzmine@163.com

网 址: www.jyzmine.com

地 址:陕西省咸阳市彬州市渭北矿山装备工业园1号厂房(城关街道朱家湾村)


陕西激光熔覆:研究和应用之路有多长?

2022-06-08 04:36:38

  陕西激光熔覆:研究和应用之路有多长?

随着现代科学技术和工业的不断发展,零件的工作环境越来越复杂,对表面性能的要求越来越高,零件的报废率大大增加。通常因表面失效而报废的零件主要有转子叶片、辊轴零件、齿轮零件、接头零件等。在零件整体性能满足工作条件的情况下,只能对表面有损伤的零件进行修复。如果因错误加工或服役损坏造成的报废零件能够修复,不仅可以节省巨大的经济和时间损失,还可以提高资源利用率,这也符合我国的可持续发展战略。

激光熔覆,陕西激光熔覆,陕西煤矿机械加工

  激光技术是与原子能、半导体、计算机齐名的20世纪四大技术发明之一。由于激光具有方向性好、能量密度高、单色性好、相干性强等一系列优点,特别适用于材料加工。激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属和非金属)进行切割、焊接、表面处理、钻孔和微加工的加工技术。它是集光学、力学、冶金、电子学、计算机科学等为一体的高科技。它发展迅速,应用范围越来越广。

  激光熔覆技术是激光加工技术的一个重要应用,是一种新型的材料加工和表面改性技术,涉及物理、冶金、材料科学等多个领域。其研究历史可以追溯到20世纪70年代。1974年,Gnanamuthu首先提出并申请了在金属基底上激光熔覆一层金属的专利。80年代,激光熔覆技术已发展成为表面工程、摩擦学、激光应用等领域的前沿学科。可在低成本钢板上制作高性能表面,替代大量高等级合金,从而节约贵重稀有金属材料,提高材料综合性能,降低能耗。适用于局部易磨损、剥蚀、氧化和腐蚀的零件,在国内外受到广泛关注。90年代以后,相关的科学研究和应用开发发展迅速。目前国内外对激光熔覆的研究一般从以下几个方面入手:一是激光熔覆的机理;二是激光熔覆技术及其组织和性能的研究;第三,激光熔覆的应用研究。本文从各个方面介绍了激光熔覆的研究与发展,并指出了其存在的主要问题和未来的发展方向。

  1.激光熔覆机理的研究。

  激光熔覆是一个动态熔化过程。熔池尺寸较小,不仅有传热现象,还有对流和传质,直接影响熔池的宏观形貌、偏析、组织和成分的均匀性等物理和冶金性能。因此,研究激光熔覆的加热理论,弄清激光熔覆过程中的热传导、对流和传质问题具有重要意义。2.激光熔覆技术及其组织和性能研究。

  有两种激光熔覆工艺:

  (1)一步法(同步法)

  这种方法是在用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。有两种方法。

  同步送粉法:利用专门的喷射送粉装置将单一或混合粉末送入熔池,通过控制粉末的送进量和激光扫描速度可以调节熔覆层的厚度。由于疏松粉末的高激光吸收率和高热效率,可以获得比其他方法更厚的熔覆层,易于实现自动化。在国外实际生产中应用广泛。

  同步送丝法:这种方法的工艺原理虽然与同步送粉法相同,但都是将包覆材料预处理成丝或使用填充丝。这种方法既方便又不浪费材料,更容易保证熔覆层成分的均匀性。特别是当熔覆层为复合材料时,熔覆层的质量不会受到粉末比重或粒度的差异的影响,并且可以通过预热线材的精细处理来提高熔覆率。而线材表面光滑,对激光的反射强,激光利用率低。另外,线材制造工艺复杂,品种规格少。

  (2)两步法(预设法)


  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:


  预涂层:一般用手涂,最经济方便。它是用粘结剂将熔覆粉末粘贴在工件表面,干燥后进行激光熔覆。这种方法生产效率低,镀层厚度不一致,不适合大批量生产。

  (2)预置薄片:在熔覆材料粉末中加入少量粘结剂,成型为薄片,放置在工件待熔覆部位,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。

  3.激光熔覆的应用研究。

  激光熔覆技术是一项具有很高经济效益的新技术。它可以在廉价的金属基底上制备高性能的合金表面,而不影响基底的性能,降低了成本,节约了贵重和稀有金属材料。因此,世界上先进的工业国家都非常重视激光熔覆技术的研究和应用。

  激光熔覆中使用的激光器主要有CO2激光器和固体激光器(主要包括圆盘激光器、光纤激光器和二极管激光器。老式的灯泵浦激光器由于光电转换效率低、维护繁琐等问题,已经逐渐淡出市场)。国内外学者对连续CO2激光熔覆做了大量的研究。高功率固体激光器的研发很快,主要用于有色合金的表面改性。据文献报道,CO2激光用于铝合金激光熔覆时,铝合金基体在CO2激光的照射下容易变形甚至塌陷。固体激光特别是圆盘激光的输出波长为1.06m,比CO2激光小一个数量级,更适合这类金属的激光熔覆。

激光熔覆,陕西激光熔覆,陕西煤矿机械加工

  激光熔覆具有以下特点:

  (1)冷却速度快(可达106K/s),属于快速凝固过程,容易获得细晶组织或产生平衡状态下得不到的新相,如不稳定相和非晶相;

  (2)涂层稀释率低(一般小于5%),通过冶金或界面扩散与基体结合牢固。通过调整激光工艺参数,可以获得低稀释率的良好涂层,并且可以控制涂层成分和稀释度;

  (3)热输入和变形小,特别是采用高功率密度快速熔覆时,变形可减小到零件的装配公差;

  (4)对粉末的选择几乎没有限制,特别是在低熔点金属表面熔覆高熔点合金;

  (5)熔覆层厚度范围大,单道次送粉涂层厚度为0.2 ~ 2.0mm;

  (6)可在选定区域沉积,材料消耗少,性价比优;

  (7)光束瞄准可以焊接无法到达的区域;

  (8)过程易于实现自动化。

  目前,激光熔覆技术的应用还存在一些问题。为了评价激光熔覆层的质量,需要考虑两个方面:一是宏观上考察熔覆通道的形状、表面粗糙度、裂纹、气孔和稀释率;其次,在微观层面上,需要考察是否形成了良好的组织,能否提供所需的绩效。此外,还应确定表面熔覆层中化学元素的种类和分布,分析过渡层是否为冶金结合,必要时进行质量寿命试验。

  激光熔覆技术进一步应用面临的主要问题是:

  (1)激光熔覆技术在我国尚未完全产业化的主要原因是熔覆层质量不稳定。在激光熔覆过程中,加热和冷却速度极快,可达1012/s,由于熔覆层与基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异,熔覆层中可能产生各种缺陷,包括气孔、裂纹、变形和表面粗糙度等。

  (2)自动控制光熔覆过程的检测和实施。

  (3)激光熔覆层的开裂敏感性,至今仍是困扰国内外研究者的难题,是工程应用和产业化的障碍。虽然已经研究了裂纹的形成和扩展,但是控制方法仍然不成熟。

激光熔覆,陕西激光熔覆,陕西煤矿机械加工

咸阳佳运泽矿山设备有限公司是一家以激光熔覆和3D打印等增材制造技术为核心的现代高科技制造型企业。形成以增材制造、绿色再制造、先进表面工程和新型材料应用等为核心的技术体系,为用户提供科学、完备的解决方案。

标签

下一篇:没有了

近期浏览:

咸阳佳运泽矿山设备有限公司版权所有©2021

电 话:029-34966565

手 机:孙经理 13488176630

邮 箱:jyzmine@163.com

地 址:陕西省咸阳市彬州市渭北矿山装备工业园1号厂房(城关街道朱家湾村)


备案号:陕ICP备2021008840号-1 技术支持:众邦云 主营区域: 陕西 甘肃 宁夏 青海 新疆