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5个典型案例,剖析激光熔覆技术特点及应用

激光表面再制造(熔覆修复、增材制造)

激光表面再制造(熔覆修复、增材制造),是采用高能量激光作为热源,合金粉末作为覆材,通过激光辐照合金粉末同步作用于工件表面快速熔化形成熔池,再快速凝固形成致密、均匀并且厚度可控的冶金结合层,熔覆层具有可调制的特殊物理、化学和力学性能,从而达到修复工件表面尺寸、强化延长使用寿命的效果。

技术的优势

1)可在廉价、易加工的基体表面选择性的制备高性能的熔覆层,且熔覆层成分与性能极少受基体材料成分的稀释。

2)冷却速度高达10^6℃/S,得到的熔覆层组织晶粒更加细小,组织致密,硬度更高,耐磨性、耐腐蚀性更好。

3)激光加工柔性好,方便加工常规方法难以加工的部位(槽沟、内孔壁等),运动精度可控,方便加工形状复杂的轮廓表面,可实现选区精准熔覆修复,后续加工少。

4)热影响区小,变形小,稀释率≤5%。

5)熔覆层厚度、形状可根据工况要求精准控制,与基材冶金结合。

6)过程可控制,易于实现自动化,对环境无污染,噪声低,工作条件舒适。

7)为废旧零件再制造延长使用寿命“变废为宝”提供了新途径。

应用背景

目前,机器因关键零部件失效造成装备故障损失较大,价值超万亿元,其中80%以上失效是因零件表面局部磨损、腐蚀等引起,而激光表面强化及再制造与制造新产品相比,可节能60%,节材70%,节约成本50%,几乎不产生固体废物,大气污染物排放量降低80%以上。激光再制造有利于形成“资源-产品-废旧产品-再制造产品”的循环经济模式,绿色制造。

应用行业

激光熔覆修复应用涉及的领域有冶金、电力、石油、化工、船舶、机车、煤机、汽车等国民经济支柱行业。根据不同装备的使用工况环境,激光表面再制造(熔覆修复、增材制造)加工主要提高金属零部件的耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化等性能,不仅能让已失效的零件恢复使用,且能显著延长新零件的使用寿命。

冶金行业

轧机牌坊——在线激光熔覆

5个典型案例,剖析激光熔覆技术特点及应用

材料:铸钢

工况:长期的高压力滑动磨损和腐蚀,造成与滑板接触面疲劳失效、尺寸超差。

加工后情况:滑板接触面激光熔敷高耐磨钴基合金,硬度28-40HRC。

使用效果:恢复尺寸、耐磨,好钢用在刀刃上,大大提升寿命,寿命8-10年。

煤机行业

液压立柱——高速激光熔覆

5个典型案例,剖析激光熔覆技术特点及应用

材料:27SiMn/42CrMo

效率:0.6-1.2㎡/小时

功率:6-10kw

加工前硬度:217HBS(HRC超下限)

加工后硬度:45-50、53-58HRC(材料可选择)

使用效果:熔覆厚度0.2-1mm,表面粗糙度Ra 6.5-7.5um。

交通运输行业

推进器芯轴——激光熔覆修复

5个典型案例,剖析激光熔覆技术特点及应用

材料:不锈钢

加工前硬度:HRC30

加工后硬度:HRC35-40

修复效果:恢复尺寸,同质、异质修复。

石油化工行业

油缸套筒——内孔激光熔覆修复

5个典型案例,剖析激光熔覆技术特点及应用

材料:42CrMo

加工前硬度:HRC30

加工后硬度:HRC35-45

再制造效果:恢复尺寸,同质、异质修复。

机械行业

内圈座激光熔覆

5个典型案例,剖析激光熔覆技术特点及应用

材料:40Cr

加工前硬度:HRC30

加工后硬度:HRC35-45

再制造效果:提高表面耐磨,耐蚀性能。

与传统埋弧焊、电弧焊等修复手段相比,激光熔覆具有稳定性高、热变形小、质量好、工艺多样化、加工成本低等优势。通过激光熔覆再制造后的产品质量稳定可靠,有效的延长了使用寿命,取得了良好的经济和社会效应。

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