从当前激光熔覆的应用情况来看,其主要应用于三个方面:一,对材料的表面改性,如燃汽轮机叶片,轧辊,齿轮等;二,对产品的表面修复,如转子,模具等。有关资料表明,修复后的部件强度可达到原强度的90%以上,其修复费用不到重置价格的1/5,较重要的是缩短了维修时间,解决了大型企业重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢修难题。另外,对关键部件表面通过激光熔覆**耐磨抗蚀合金,可以在零部件表面不变形的情况下大大提高零部件的使用寿命;对模具表面进行激光熔覆处理,不仅提高模具强度,还可以降低2/3的制造成本,缩短4/5的制造周期。三,激光增材制造。通过同步送粉或送丝的方式,进行逐层的激光熔覆,进而获得具有三维结构的零部件。该技术又可称为激光熔化沉积、激光金属沉积、激光直接熔化沉积等
熔覆材料:应用广泛的激光熔覆材料主要有:镍基、钴基、铁基、钛合金、铜合金、颗粒型金属基复合材料,陶瓷材料等
激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术,是指激光表面熔覆技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率较低,与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显着改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法[.如对60#钢进行碳钨激光熔覆后,硬度达2200HV以上,耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后,将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行了对比,发现前者的耐蚀性明显**后者.
激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质,降低成本,节约贵重稀有金属材料,因此,世界上各工业**国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视
激光熔覆具有以下特点:
(1)冷却速度快(高达106K/s),属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如非稳相、非晶态等。
(2)涂层稀释率低(一般小于5%),与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成分和稀释度可控;
(3)热输入和畸变较小,尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形可降低到零件的装配公差内。
(4)粉末选择几乎没有任何限制,特别是在低熔属表面熔敷高熔点合金;
(5)熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm,
(6)能进行选区熔敷,材料消耗少,具有的性能价格比;
(7)光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷;
(8)工艺过程易于实现自动化。
很适合油田常见易损件的磨损修复。
比能量减小有利于降低稀释率,同时与熔覆层厚度也有一定的关系。在激光功率一定的条件下,熔覆层稀释率随光斑直径增大而减小,当熔覆速度和光斑直径一定时,熔覆层稀释率随激光束功率增大而增大。另外,随着熔覆速度的增加,基体的融化深度下降,基体材料对熔覆层的稀释率下降。
在多道激光熔覆中,搭接率是影响熔覆层表面粗糙度的主要因素,搭接率提高,熔覆层表面粗糙度降低,但搭接部分的均匀性很难得到保证。熔覆道之间相互搭接区域的深度与熔覆道正中的深度有所不同,从而影响了整个熔覆层的均匀性。而且多道搭接熔覆的残余拉应力会叠加,使局部总应力值增大,增大了熔覆层裂纹的敏感性。预热和回火能降低熔覆层的裂纹倾向。
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