客户要求修复能够恢复螺杆原始尺寸,表面硬度>HRC55, 螺杆无变形,涂层无孔隙,不能在挤料中脱落。客户曾尝试传统表面修复技术中的热喷涂和堆焊,但修复结果都存在不同程度的缺陷。激光熔覆比该两种典型的传统表面修复技术有明显优势,涂层厚度适合,与的基材冶金结合,涂层致密无孔隙,并且热输入小,无变形。
1.激光熔覆机的修复点:
热喷涂修复时,涂层厚度不能太厚,当螺纹磨损严重时,难以恢复尺寸。同时,热喷涂修复涂层与螺杆基材的结合为机械结合,结合强度较低,在恶劣工况下容易出现涂层剥落。另外,热喷涂涂层中有一定孔隙,也将影响螺杆的工作寿命。
堆焊修复时,传统堆焊(手工或等离子堆焊)热输入很大,容易造成螺杆变形,并且基材的热影响区很大,涂层表面硬度难以达到要求。
2.激光熔覆机的步骤:
1.清理螺杆磨损待修复表面,打磨光滑
2.螺杆固定在变位机上,编设机器人程序
3.激光功率3kw,线速度15mm/s,按螺纹方向进行熔覆
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度较低,与基体成冶金结合的表面涂层,显着改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。
与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比,激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点,因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。
激光熔覆与激光合金化的异同
激光熔覆与激光合金化都是利用高能密度的激光束所产生的快速熔凝过程,在基材表面形成于基体相互融合的、具有完全不同成分与性能的合金覆层。两者工艺过程相似,但却有本质上的区别,主要区别如下:
(1)激光熔覆过程中的覆层材料完全融化,而基体熔化层较薄,因而对熔覆层的成分影响较小,而激光合金化则是在基材的表面熔融复层内加入合金元素,目的是形成以基材为基的新的合金层。
(2)激光熔覆实质上不是把基体表面层熔融金属作为溶剂,而是将另行配置的合金粉末融化,使其成为熔覆层的主题合金,同时基体合金也有一薄层融化,与之形成冶金结合。激光熔覆技术制备新材料是较端条件下失效零部件的修复与再制造、金属零部件直接制造的重要基础,收到**科学界和企业的高度重视。
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。
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