光信0801 激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用

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1、激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用激光熔覆是一種新型的涂層技術(shù)，是涉及到光、機、電、材料、檢測與控制等多學(xué)科的高新技術(shù)，是激光先進(jìn)制造技術(shù)最重要的支撐技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)制造方法不能完成的難題，是國家重點支持和推動的一項高新技術(shù)。目前，激光熔覆技術(shù)已成為新材料制備、金屬零部件快速直接制造、失效金屬零部件綠色再制造的重要手段之一，已廣泛應(yīng)用于航空、石油、汽車、機械制造、船舶制造、模具制造等行業(yè)。1.激光熔覆在航空零部件修復(fù)中的應(yīng)用　　激光熔覆技術(shù)對飛機的修復(fù)產(chǎn)生了直接的影響，優(yōu)點包括修復(fù)工藝自動化、低的熱應(yīng)力和熱變形等。由于人們期待飛機壽命不斷延長，需要更加復(fù)雜的修復(fù)和檢修工藝。渦輪發(fā)動機葉片、葉輪

2、和轉(zhuǎn)動空氣密封墊等零部件，可以通過表面激光熔覆強化得到修復(fù)。例如，用激光熔覆技術(shù)修復(fù)飛機零部件中裂紋，一些非穿透性裂紋通常發(fā)生在厚壁零部件中，裂紋深度無法直接測量，其他修復(fù)技術(shù)無法發(fā)揮作用?？刹捎眉す馊鄹布夹g(shù)，根據(jù)裂紋情況多次打磨、探傷，將裂紋逐步清除，打磨后的溝槽用激光熔覆添加粉末的多層熔覆工藝填平，即可重建損傷結(jié)構(gòu)，恢復(fù)其使用性能[10]?！　“咽軗p渦輪葉片頂端修覆到原先的高度。激光熔覆過程中，激光束在葉片頂端形成很淺的熔深，同時金屬粉末沉積到葉片頂端形成焊道。在計算機數(shù)值控制下，焊道層疊使熔覆層增長。與激光熔覆受損葉片不同的是，手工鎢極氬弧堆焊的葉片堆焊后的葉片必須進(jìn)行額外

3、的后處理。葉片頂端要進(jìn)行精密加工以露出冷卻過程中形成的空隙，而激光熔覆省去了這些加工過程，大大縮減了時間和成本。在航空領(lǐng)域，航空發(fā)動機的備件價格很高，因此在很多情況下備件維修是比較合算的。但是修復(fù)后零部件的質(zhì)量必須滿足飛行安全要求。例如，航空發(fā)動機螺旋槳葉片表面出現(xiàn)損傷時，必須通過一些表面處理技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。激光熔覆技術(shù)可以很好的用于飛機螺旋槳葉片激光三維表面熔覆修復(fù)。激光熔覆可以強化材料表面的合金熔覆層、提升合金表面的力學(xué)和化學(xué)性能。堆焊合金粉末是較理想的激光熔覆材料，具有很高的應(yīng)用價值。堆焊合金粉末可以在激光束照射下快速地熔化，而后熔覆在航空零部件的表面。這個過程可以采用預(yù)置涂

4、層法，預(yù)置材料可以是絲材、板材、粉末等，最常用的材料為合金粉末。激光熔覆先將熔覆材料預(yù)置于基體表面的待熔覆部分，然后用激光束掃描熔化熔覆材料和基體表面來實現(xiàn)表面強化?！　∪鄹矃^(qū)在激光束和送粉系統(tǒng)的作用下形成，基體材料和合金粉末決定了表面熔覆層的性質(zhì)。激光直接照射在基體表面形成了一個熔池，同時合金粉末被送到熔池表面。氬氣在激光熔覆的過程中也被送入熔池處以防止基體表面發(fā)生氧化。形成的熔池在基體表面，如果合金粉末和基體表面都是固態(tài)，合金粉末粒子接觸到基體表面時會被彈出，不會黏著在基體表面發(fā)生熔覆；如果基體表面是熔池狀態(tài)，合金粉末粒子在接觸到基體表面時就會被黏著，同時在激光束作用下發(fā)生激

5、光熔覆現(xiàn)象，形成熔覆帶。2.激光熱處理/熔覆技術(shù)在機械、石化行業(yè)中的應(yīng)用實例機器設(shè)備由于長期在惡劣環(huán)境下工作，容易導(dǎo)致零部件的腐蝕、磨損。典型的易失效零部件包括葉輪、大型轉(zhuǎn)子的軸頸、輪盤、軸套、軸瓦等，其中許多零件價格昂貴，涉及的零部件品種很多，形狀復(fù)雜，工況差異較大。還有大型火力發(fā)電機組的大型轉(zhuǎn)子、動葉片與靜葉片都是需要進(jìn)行強化或者修復(fù)。大型轉(zhuǎn)子與輪盤采用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，不需要預(yù)熱工件，就可以恢復(fù)軸頸的尺寸，而且后續(xù)加工量小，不產(chǎn)生冶金裂紋，硬度可以達(dá)到HRC60以上。軸類零件的激光熔覆與修復(fù)工藝（1）預(yù)處理工序：包括工件表面除油、除銹→噴砂清理（進(jìn)一步清理）→熔覆前處理

6、（將需要激光熔覆的區(qū)域清洗干凈，將存在明顯缺陷的區(qū)域整平）；（2）質(zhì)量檢驗工序：采用磁粉探傷、X射線探傷、熒光探傷或者顯示劑探傷法對清洗干凈的表面進(jìn)行探傷，確定有無明顯的缺陷區(qū)域存在。（3）激光熔覆：采用自主知識產(chǎn)權(quán)的合金粉末進(jìn)行激光熔覆，不需要預(yù)熱，不產(chǎn)生冶金裂紋，硬度最高可以達(dá)到HRC63。（4）后續(xù)加工處理：包括激光熔覆區(qū)域的拋磨修整與后處理；必要時噴耐磨涂層。（5）質(zhì)量檢驗與驗收：檢驗方法同步驟2，確認(rèn)激光熔覆處理后零件表面無各種缺陷，即可進(jìn)行驗收。經(jīng)過上述處理工序，可以將軸類零件復(fù)舊如新。大型齒輪的激光淬火/熔覆激光淬火齒輪與齒圈，熱注入量小，齒輪或者齒圈的熱變形小，不

7、降低齒輪的精度，不破壞齒面的表面粗糙度。采用激光熔覆技術(shù)可以直接對斷齒等情況進(jìn)行修復(fù)。大型齒輪的激光淬火與修復(fù)工藝（1）工藝流程:將大型齒輪裝夾到激光加工機床上，清洗齒輪齒面的油污和銹斑；在需要激光加工的齒面及軸頸部分噴涂吸光涂料，再用激光加工程序?qū)X面（齒頂、齒根等）進(jìn)行淬火處理。（2）淬火工藝參數(shù)：激光淬火后齒面的硬度范圍可以控制在HRC35—45之間；淬硬層深度為0.4-0.6mm；激光功率2.0-3.5kw；淬火掃描速度為10–50mm/s。根據(jù)齒輪齒面、齒根和齒頂對材料