激光熔覆技術(shù)作為激光表面改性最重要的應(yīng)用技術(shù)之一,利用高能激光束改變工件表面的性能,可以大大提高材料或零件的性能和壽命。
激光熔覆的主要過(guò)程
(1)預(yù)置粉法:預(yù)置粉末法主要是通過(guò)粘結(jié)或噴涂的方式將包覆粉末均勻地置于基材表面。激光熔覆時(shí),熔覆粉末和基體材料在激光能量的作用下同時(shí)熔化,熔化的涂層在基體材料吸熱下迅速冷卻,形成冶金結(jié)合。
(2)同步送粉法:同步送粉是指通過(guò)自動(dòng)送粉設(shè)備進(jìn)行激光熔覆,將熔覆粉末送入熔池,完成同步送粉。這種送粉方法熔覆層均勻,工作效率高,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
新零件修改
通過(guò)激光熔覆技術(shù),在工件表面指定區(qū)域熔覆一層特殊性能涂層,可以改善工件的表面性能,使重要零件具有超耐磨、耐腐蝕的特性,大大延長(zhǎng)零件的使用壽命。
化工行業(yè)球閥生產(chǎn)后,對(duì)熔覆層表面進(jìn)行改性,要求熔覆層厚度為1.2mm,無(wú)氣孔、裂紋等缺陷,并具有較高的耐腐蝕性,熔覆層硬度在55HRC以上。
舊零件的修復(fù)
在石油化工行業(yè)中,設(shè)備長(zhǎng)期處于惡劣的工作環(huán)境中,容易導(dǎo)致零件腐蝕嚴(yán)重、磨損嚴(yán)重,甚至導(dǎo)致大型昂貴零件的徹底報(bào)廢。激光熔覆技術(shù)使修復(fù)一些昂貴的零件和不方便更換的零件成為可能。修復(fù)后的零件強(qiáng)度將是原廠零件的兩倍,為企業(yè)節(jié)省了新購(gòu)零件的成本。
化工設(shè)備中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題的部件有閥門、泵、葉輪、軸頸、輪盤、軸套、大型轉(zhuǎn)子的軸瓦等?;ば袠I(yè)球閥、軸類零件失效后,要求熔覆層厚度為1mm,不允許有氣孔、裂紋等缺陷,并具有一定的耐腐蝕性。熔覆層的硬度在50HRC以上。
應(yīng)用困難
1.熔覆過(guò)程的工藝參數(shù)是不可控因素
激光熔覆技術(shù)的工藝參數(shù)對(duì)熔覆層的力學(xué)性能和顯微組織起著決定性的作用。熔覆過(guò)程中的主要技術(shù)參數(shù)包括激光能量、光斑尺寸、熔覆速度、預(yù)熱溫度、搭接尺寸、送粉方式和送粉速度等。,而且很多技術(shù)參數(shù)是相互影響和制約的。目前各科研生產(chǎn)機(jī)構(gòu)使用的參數(shù)主要基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),缺乏理論依據(jù)。
2.熔覆層中的裂紋缺陷
在激光熔覆過(guò)程中,熔覆區(qū)在激光的作用下迅速熔化,然后迅速凝固。由于熔覆粉末與基體材料的物理收縮性能略有不同,當(dāng)熔覆區(qū)域快速冷卻時(shí),熔覆層受到冷基體固有元素的限制,產(chǎn)生內(nèi)生拉應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)生拉應(yīng)力超過(guò)熔覆層所能承受的極限時(shí),熔覆表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋,這是影響熔覆質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。