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磨損部位激光熔覆

激光熔覆修復技術是一種材料表面改性技術。它是利用激光高功率密度光束,由激光加工系統在數控控制下,在基體表面指定部位形成一層很薄的微熔層,通過預置或同步方式添加特定成分的自熔合金粉,如鎳基、鈷基和鐵基合金等,使它們以熔融狀態均勻地鋪展在零件表層并達到預定厚度,與微熔的基體金屬材料形成良好的冶金結合,并且相互間只有很小的稀釋度,在隨后的凝固過程中,在零件表面形成與基體完全不同的,具...
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激光熔覆修復技術是一種材料表面改性技術。它是利用激光高功率密度光束,由激光加工系統在數控控制下,在基體表面指定部位形成一層很薄的微熔層,通過預置或同步方式添加特定成分的自熔合金粉,如鎳基、鈷基和鐵基合金等,使它們以熔融狀態均勻地鋪展在零件表層并達到預定厚度,與微熔的基體金屬材料形成良好的冶金結合,并且相互間只有很小的稀釋度,在隨后的凝固過程中,在零件表面形成與基體完全不同的,具有預定特殊性能的功能熔覆材料層,從而可以完全改變材料表面性能,最終使得價廉的材料表面獲得極高的耐磨、耐蝕、耐高溫等性能。

按照材料添加方式的不同,激光熔覆的方法分為預置法和同步送粉法。預置法顧名思義就是預先將要涂層的材料通過噴涂或粘結等方式放置在預處理過的基材表面,然后通過激光束輻射進行重熔后再做適當的熱處理;同步送粉則是在預處理后的熔覆基材表面,將粉末直接噴涂在激光輻射所形成的移動熔池上,涂層一次性成型。同步送粉是激光熔覆技術的發展趨勢,可以充分利用激光能量,控制工藝參數,提高生產效率和覆層質量。但是同步送粉對粉末的顆粒粒度、流動性等方面也有要求,需要根據具體情況而定。

在激光熔覆的研究中,材料研究是一個重要方向,重在研究各種添加材料與實際應用場景中零部件的相容性。

鐵基合金粉末適用于要求局部耐磨而且容易變形的零件。

鈷基合金粉末具有良好耐高溫性能,耐磨耐蝕也較強,常用于石化和冶金領域。

陶瓷材料在高溫下有較高的強度,熱穩定性好,化學穩定性高,常用于要求耐磨、耐蝕、耐高溫和抗氧化性的零件。

由于單一材料在滑動磨損、沖擊磨損和磨粒磨損嚴重的情況下會無法滿足使用工況的要求。因此,金屬涂層與陶瓷涂層的復合使用成為研究熱點,已有鋼、鈦合金及鋁合金表面激光熔覆多種陶瓷或金屬陶瓷涂層的研究。

與其他傳統表面處理技術相比,激光熔覆具有其特性和優勢:

冷卻速度快(高達10^6℃/s),屬于凝固過程,容易得到細晶組織或產生平衡態所無法得到的新相,如非穩相、非晶態等;

涂層稀釋率小于5%,與基體呈牢固的冶金結合或界面擴散結合,獲得涂層成分和稀釋度可控的良好熔覆層,保證性能不變質;

采用高功率密度熔覆,加熱速度快,對基材的熱輸入、熱影響區和畸變較小;

粉末選擇幾乎沒有任何限制,可以在低熔點金屬表面熔敷高熔點合金;

熔覆層的厚度及硬度范圍大,且熔覆層微觀缺陷少,性能更優;

工藝過程采用數控控制,無接觸處理,自動化操作,方便、靈活,可控性強。

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