激光熔覆技術是21世紀最新研發出來的一種表麵處理技術,其基本原理是將工件損壞的表麵用研磨工具打磨後將金屬粉末均勻放到磨後的工件表麵凹坑中,利用高能密度激光束將合金材料熔覆在基層表麵上得到具有與(yu) 基體(ti) 材料完全不同成分和性能的合金層。塗層材料與(yu) 基體(ti) 材料表麵形成完全冶金結合,主要適用於(yu) 模具、齒輪、軸承、輪轂、發動機、化工和冶金等方麵。激光處理技術還包含激光淬火和激光強化等技術,它的成功開發大大提高了模具、金屬零件的使用壽命,也提高了產(chan) 品的質量,在國民經濟各個(ge) 部門中所占的地位也越來越顯著。
亞(ya) 琛聯合科技作為(wei) Fraunhofer ILT的孵化企業(ye) ,率先將超高速激光熔覆技術引進中國市場,與(yu) Fraunhofer ILT緊密合作對超高速激光熔覆進行技術產(chan) 業(ye) 化升級,不斷完善工藝水平,提升其核心部件的功能性,如送粉噴嘴的耐用性、送粉精度、高送粉量、粉末利用率等。在Fraunhofer ILT原有高精度同軸送粉噴嘴的基礎上進行改型,正式推出高效、高匯聚性送粉噴嘴,送粉效率可達5kg/hr以上,粉末利用率高達95%。而其特殊的模塊化設計,大大降低了使用成本,使損耗件的更換變得異常簡單,同時保證了工藝的可重複性,噴嘴尺寸也可根據維修位置進行靈活調整。新開發的超高速激光熔覆加工頭,通過特殊的光路調節係統設計,實現光-粉在空間的最理想交互,使得粉末熔化更加穩定、能量利用更加高效。
由於(yu) 電鍍硬鉻環境汙染嚴(yan) 重且不耐磨,激光熔覆技術已成為(wei) 取代電鍍硬鉻工藝的主要方法之一。激光熔覆技術在塗層厚度、耐磨性和耐蝕性方麵均優(you) 於(yu) 電鍍硬鉻層,是替代電鍍硬鉻技術的優(you) 先技術。
激光熔覆工藝
模具領域應用激光熔覆技術的基本工藝流程為(wei) :模具表麵檢驗及維修方案確認→模具表麵油汙清洗→結合硬度要求選擇合理塗料及加工參數→熔覆加工→處理後模具表麵修複和交貨前的檢驗。每個(ge) 工藝的步驟及注意事項為(wei) :
1.模具表麵檢驗及維修方案確認
檢查模具是否有裂紋、拉傷(shang) 、凹坑以及需處理的位置是平麵還是R角,針對不同的問題來確定維修方案,對需要處理的地方適當打磨。
2.模具表麵油汙清洗
用清洗液清洗,清除氧化皮、油漬、油脂和油漆等,提高表麵熔覆的效果。
3.結合硬度要求選擇合理塗料及加工參數
根據維修方案及客戶要求選擇合適的功率、焦距、光斑和塗料(例如鑄鐵使用鐵機粉)。
4.熔覆加工
通過設備均勻地鋪上塗料,激光器發出激光束,通過內(nei) 部鏡片折射激光束作用在加工表麵,使塗料層與(yu) 基體(ti) 材料表麵形成完全冶金結合。
5.處理後模具表麵修複
鉗工對已熔覆的表麵進行打磨、拋光,確保其模具間隙及表麵粗糙度符合要求。
6.交貨前檢驗
檢測處理後的硬度和表麵粗糙度是否達到客戶的要求,如果未達到要求就必須重做。
激光熔覆的工藝特點是:
1.塗層組織均勻、細化和缺陷率低。
2.塗層硬度高,可達50~62HRC,具有極好的耐磨性和抗腐蝕性。
3.塗層與(yu) 基體(ti) 之間為(wei) 冶金結合,結合強度高。
4.塗層厚度視不同情況可達0~10mm。
5.塗層材料既可為(wei) 金屬及合金,又可為(wei) 金屬陶瓷。
6.基體(ti) 材料為(wei) 各類鋼和鑄鐵,也可為(wei) 其他金屬及合金材料。
7.可形成打底層、中間層及外層組成的成分和硬度梯度塗層。
8.基體(ti) 熱影響區小,熱變形小。
優(you) 勢為(wei) 具有較低稀釋率;對基體(ti) 熱影響區小;與(yu) 基麵形成冶金結合,結合強度達95%以上;熔覆層與(yu) 基體(ti) 均勻無粗大的熔鑄組織;熔覆層及其界麵組織致細,晶粒細小;無空洞,無夾雜裂紋等缺陷;基體(ti) 材料在激光加工過程中僅(jin) 表麵微熔,激光加工後無熱變形;熔覆層與(yu) 基體(ti) 侵潤性好,結合強度高,易於(yu) 實現自動化。
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