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激光熔覆合金化技术

导读: 激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。其原理是将高强度的激光辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,使金属熔化形成焊接。

  激光熔覆技术是采用激光束在选定工件表面熔覆一层特殊性能的材料,以改善工件表面性能的工艺。与传统的喷焊或者堆焊工艺相比,激光熔覆技术具有如下优点:

  (1)激光束的能量密度高,只要注入较少的能量就可以完成激光熔覆。零件热影响区小,变形小,因此适合强化或者修复一些高精度零件或者对变形要求严格的零件,如精轧辊的表面强化处理。

  (2)激光熔覆层稀释率低,且可以精确控制,熔覆层的成分与性能主要取决于熔覆材料的成分。因此,可以采用各种性能优良的材料对基材表面进行改性。特别是可以采用激光熔覆技术修复一些常规堆焊工艺无法实现的工件,如涡轮发动机叶片、轧辊的主轴、电机主轴等。

  (3)激光熔覆层组织致密,微观缺陷少,熔覆层与基材为冶金结合,强度高,因此可以用于一些重载条件下零件的表面强化与修复,如大型轧辊、大型齿轮、大型曲轴等零件的表面强化与修复。

  (4)激光熔覆层的尺寸大小和位置可以精确控制,设计专门的导光系统,可对深孔、内孔、凹槽、盲孔等部位激光处理,采用一些特殊的导光系统如宽带扫描系统,可以使单道激光熔覆层宽度达到20~30mm,每次熔覆的最大厚度可达3mm以上。通过多道搭接可以实现工件表面的大面积和大厚度激光熔覆,满足不同形状、尺寸的轧辊等典型易损件的激光表面强化与修复的要求。

  激光熔覆工艺依据材料的添加方式不同,分为预置涂层法和同步送料法。一般通过添加合金粉末完成激光熔覆。激光表面合金化与激光熔覆工艺过程类似,也是通过添加合金元素改变工件表面的成分、组织与性能。但激光表面合金化与激光熔覆工艺的最大差别在于,前者添加的合金元素与基材充分混合,两者一起共同决定表面层的性能。而激光熔覆则主要利用所添加合金粉末的性能,基材对表面合金化层性能的贡献很小。对于冶金行业轧辊、导位、输送辊、夹送辊、剪刃等大量易损件来说,激光熔覆与合金化技术的最大好处是,将轧辊的整体合金化变成表面合金化或者熔覆,使轧辊等易损件的使用寿命大幅度提高的同时,生产成本增加有限。显然,合金粉末的设计、选择与使用正确与否是该项技术能否成功的关键。

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