激光熔覆与合金化技术及应用

2006/5/12/8:52来源:激光先进制造技术研究室
    激光熔覆与合金化技术是利用自动送粉器将合金粉末同步送到激光熔池中,使合金粉末与金属基体同时熔化,形成金属覆盖层的工艺过程。与传统的热喷焊或者堆焊工艺相比,激光熔覆层变形小,应力低,对基体的稀释率低,组织致密,微观缺陷少,结合强度高,熔覆层的尺寸大小和位置可以精确控制,特别是熔覆层的成分可以根据工况的需求方便调节,因此非常适合于一些工件的表面强化与修复。
      

    常用激光熔覆材料主要包括镍基、铁基、钴基、铜基自熔合金、以及上述合金与碳化物(WC、TiC、SiC等)颗粒组成的金属陶瓷复合粉末以及Al2O3、ZrO2等陶瓷材料等。适用的工件基材包括钢铁、铝合金、铜合金、镍合金和钛合金等。本研究室自1984年起进行激光熔覆技术的研究与开发,在熔覆合金粉末设计、激光熔覆工艺和关键辅助设备等方面进行了大量的研究工作,在激光熔覆工艺与材料方面积累了丰富的经验。例如,针对大型机械零部件激光熔覆与合金化时涂层容易开裂的问题,从熔覆合金成分的设计及辅助工艺条件的改善出发,开发出了激光熔覆系列专用合金粉末。根据工件工况的不同要求,可以方便迅速地选择相应的工艺、涂料或者合金粉末进行处理,表面平整度高。对于大型电机转轴、大型长轴、大型曲轴,大型轧辊的激光熔覆修复,可以实现在不预热的条件下避免裂纹的产生,零件激光熔覆后变形基本可以忽略,该技术已在大型船舶、机车和钢铁企业得到应用。在激光熔覆的关键辅助器件如自动送粉器、反射聚焦系统等方面,我们同样积累了丰富的经验。开发出的自动送粉器和喷嘴系统,既可以进行同轴送粉,也可以进行旁轴送粉,激光熔覆时的合金粉末利用率可以高达93%以上。激光熔覆用于各种类型的轴类零件如电机主轴、曲轴、各种工模具等重要零件的表面强化,而且可以用于上述零件的表面修复,工业应用前景良好。

  激光熔覆与合金化技术用于强化和修复工件的应用实例 


    激光熔覆与合金化技术可对各种大型轴类零件如电机与发电机组转子、各种模具、轧辊、大型曲轴与连杆等零件进行表面强化与修复。还可以对铝合金、铜合金工件激光熔覆。

    激光熔覆应用范例:激光熔覆修复长5000mm,直径Φ500mm的大型不锈钢轧辊轴颈,修复后轧辊长轴直线度公差只有0.03mm,激光熔覆修复几乎不引起工件变形。
















 

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