寬帶激光熔覆修復軸體工藝流程
寬帶激光熔覆修復軸的工藝流程主要包括以下步驟:
1、表面處理:對軸表面進行研磨、清洗、干燥等處理。去除表面的氧化物、油污及雜質。
2、涂層制備:將合金粉末或陶瓷粉末與其他材料按一定比例混合,制備熔覆粉末。將熔覆粉末均勻地涂覆在軸的表面上,形成一定厚度的涂層。
3、激光熔覆修復:采用高能寬帶激光束掃描涂層,使涂層表面快速熔化并形成液池。在激光的作用下,熔池中的合金粉末或陶瓷粉末等材料充分熔化、混合,形成致密的熔覆層。
4、修復后處理:對包覆軸進行冷卻、拋光、清洗等,去除多余的包覆材料和毛刺。
5、性能測試:對修復后的軸進行性能測試,包括硬度、耐磨性、耐腐蝕性等測試。
激光熔覆在模具領域應用工藝
激光熔覆技術在模具領域應用的基本工藝流程為:模具表面檢查及維修方案確認→模具表面油污清理→根據(jù)硬度要求選擇合理的涂層及加工參數(shù)→熔覆加工→模具加工后表面修復并在交貨前進行檢驗。各工序的步驟及注意事項為:
1、模具表面檢查及保養(yǎng)計劃確認
檢查模具是否有裂紋、拉傷、凹坑,加工位置是否為平面或R角。根據(jù)不同問題確定修復方案,對需要處理的地方進行適當打磨。
2、模具表面油污的清理
用清洗液清洗,去除水垢、油漬、油脂和油漆等,提高表面熔覆效果。
3、根據(jù)硬度要求選擇合理的涂層和加工參數(shù)
根據(jù)維護計劃和客戶要求選擇合適的功率、焦距、光斑和鍍膜(例如鑄鐵使用鐵機粉)。
4、包覆加工
涂料通過設備均勻鋪展,激光器發(fā)射激光束,激光束經(jīng)內部透鏡折射作用于加工表面,使涂料層與基材表面形成完整的冶金結合。
5、處理后模具表面修復
鉗工對熔覆表面進行研磨、拋光,確保模具間隙和表面粗糙度符合要求。
6、交貨前檢驗
檢查處理后的硬度和表面粗糙度是否滿足客戶的要求,如果不符合要求,重做。
九十年代初,激光再制造技術出現(xiàn)成為科研的熱門,大部分都專注于它的研究。隨著再制造理念逐漸被社會接受和技術的不斷長進,我國再制造工業(yè)己取得較大的成就,工業(yè)規(guī)劃不斷擴大,覆蓋行業(yè)層面更為廣闊,智能程度越來越高,成為近年來激光加工技術的一個新亮點。
現(xiàn)在,我國已進入汽車、工程機械和車床作廢置換的高峰期,再制造工業(yè)開展面臨可貴機會,潛力非常大。激光再制造技術已根本成熟,這樣就是一個激光再制造的智能商場正撲面而來。
激光再制造技術是近年來新式的一種技術方式,他以激光熔覆、激光淬火、激光表面合金化技術為主,依據(jù)修復零部件的受損使其達到受損前或比受損前更好的功能。
激光熔覆為激光再制造技術。激光熔覆運用高能激光束作為熱源,通過金屬及焊材的迅速熔化、擴展和冷卻,構成一種具有特別功用的表層,這種表層一般具有耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等功用,激光熔覆的優(yōu)勢在于熔覆層與基體是冶金結合,基體熱影響區(qū)極小,加工和熱變形小,對孔洞、攙雜、裂紋等缺陷控制較好。
激光淬火是運用聚焦后(或通過光束整形)的激光束加熱于金屬表面使其產生馬氏體相變構成馬氏體淬硬層的進程,通過激光淬火加工后工件表面粗糙度根本不變,不需要后續(xù)機械加工就可以滿足實踐工況的需求;
激光合金化則通過激光參與將合金粉末與基體材料相作用構成一種新相的表面處理辦法。
激光加工技術在再制造業(yè)中的運用與在其他制造業(yè)中的運用相同,有著其他加工技術不可代替的好處。激光加工用于再制造業(yè)是由相變硬化開展到激光表面合金化和激光熔覆,由激光合金涂層開展到復合涂層及陶瓷涂層,然后使得激光表面改性技術成為再制造的一項重要手法。
激光再制造技術的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)再制造技術在可批改材料及批改零件形狀等方面的約束,打破了再制造技術的局限性,選用激光再制造技術批改高溫、高壓、高轉速渦輪動力機械零部件,已先后被石化、電力、煤炭、冶金、轎車等十幾個行業(yè)認可及應用。
隨著現(xiàn)代科學技術和工業(yè)的不斷發(fā)展,零件的工作環(huán)境越來越復雜,對表面性能的要求也越來越高。因此零件報廢率大大增加。通常因表面失效而報廢的零件包括:轉子葉片、輥軸零件、齒輪零件、接頭零件等。
僅表面損傷的零件,在零件的綜合性能滿足使用條件的情況下,可以進行修復。因加工不當或服役損壞而報廢的零部件如果能夠得到修復,不僅可以節(jié)省的經(jīng)濟和時間損失,還可以提高資源的利用率,符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
目前,零件修復的方法有激光熔覆、真空釬焊、真空鍍膜、鎢極惰性氣體保護焊(TIG)和等離子熔覆修復。激光熔覆是根據(jù)工件工況要求,熔覆具有各種設計成分的金屬或非金屬,制備出具有耐熱、耐腐蝕、耐磨、抗氧化、抗疲勞或光學、電學、磁性。
激光熔覆是一種快速冷卻工藝。在熔覆過程中,對被修復工件的熱輸入小,熱影響區(qū)小,熔覆層組織精細,易于實現(xiàn)自動化。因此采用激光熔覆的方法修復零部件比其它的方法具有更大的優(yōu)勢。激光熔覆技術解決了傳統(tǒng)電焊、氬弧焊等熱加工工藝中不可避免的熱變形、熱疲勞損傷等一系列技術難題,也解決了傳統(tǒng)冷加工工藝中涂層與基體的結合強度問題,如由于電鍍和噴涂不一致,這為表面修復提供了良好的途徑。利用激光還可以修復受損的三維復雜零件,充分體現(xiàn)了激光再制造技術的靈活性和性。
目前,國內激光熔覆領域存在這樣的情況。新工藝不斷在大學實驗室進行測試,但沒有平臺可以實現(xiàn)真正的應用驗證。工廠企業(yè)激光熔覆工藝更新緩慢,沒有科研力量做后盾。這種產學研脫節(jié)嚴重制約了我國激光熔覆行業(yè)的發(fā)展。
激光熔覆的成本一直是制約其發(fā)展的關鍵因素。設備投入、研發(fā)投入、人員成本、粉末成本等。激光熔覆產品價格高與大多數(shù)激光加工企業(yè)規(guī)模大、成本高、單件產品加工成本高有很大關系。一兩臺設備加工效率低,無法應對大規(guī)模加工。十幾臺設備加工,但設備初期投資太大,沒有工作量時大量設備閑置,普通企業(yè)承受不起。
激光熔覆合金粉末的成本是除設備成本外的另一大成本支出。對于小規(guī)模生產,粉末制造和采購成本占產品成本的很大一部分。只有大量采購和使用,才能降低產品的整體成本。同時,由于激光熔覆后的各種機械工藝,實際熔覆層并不具備初始熔覆層的厚度,因此提高后續(xù)加工精度,降低初始熔覆層厚度成為降低成本的必然.
激光熔覆與激光合金化的兩個過程類似,但有本質區(qū)別,主要區(qū)別如下:
1、激光熔覆過程中,熔覆材料完全熔化,基體熔層極薄,因此對熔覆層成分的影響極小,而激光合金化是在表面熔合中加入合金元素基體層,目的是在基體的基礎上形成新的合金層。
2、 從本質上講,激光熔覆不是利用基體表面的熔融金屬作為溶劑,而是將單配置的合金粉末熔化,使其成為熔覆層的主體合金,同時形成一層薄薄的基底合金層也熔化,與其形成冶金結合。
激光熔覆技術制備新材料是極端條件下失效零件修復再制造和金屬零件直接制造的重要基礎,受到了科學界和企業(yè)的高度重視。
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