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磨损部位激光熔覆

激光熔覆修复技术是一种材料表面改性技术。它是利用激光高功率密度光束,由激光加工系统在数控控制下,在基体表面指定部位形成一层很薄的微熔层,通过预置或同步方式添加特定成分的自熔合金粉,如镍基、钴基和铁基合金等,使它们以熔融状态均匀地铺展在零件表层并达到预定厚度,与微熔的基体金属材料形成良好的冶金结合,并且相互间只有很小的稀释度,在随后的凝固过程中,在零件表面形成与基体完全不同的,具...
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激光熔覆修复技术是一种材料表面改性技术。它是利用激光高功率密度光束,由激光加工系统在数控控制下,在基体表面指定部位形成一层很薄的微熔层,通过预置或同步方式添加特定成分的自熔合金粉,如镍基、钴基和铁基合金等,使它们以熔融状态均匀地铺展在零件表层并达到预定厚度,与微熔的基体金属材料形成良好的冶金结合,并且相互间只有很小的稀释度,在随后的凝固过程中,在零件表面形成与基体完全不同的,具有预定特殊性能的功能熔覆材料层,从而可以完全改变材料表面性能,最终使得价廉的材料表面获得极高的耐磨、耐蚀、耐高温等性能。

按照材料添加方式的不同,激光熔覆的方法分为预置法和同步送粉法。预置法顾名思义就是预先将要涂层的材料通过喷涂或粘结等方式放置在预处理过的基材表面,然后通过激光束辐射进行重熔后再做适当的热处理;同步送粉则是在预处理后的熔覆基材表面,将粉末直接喷涂在激光辐射所形成的移动熔池上,涂层一次性成型。同步送粉是激光熔覆技术的发展趋势,可以充分利用激光能量,控制工艺参数,提高生产效率和覆层质量。但是同步送粉对粉末的颗粒粒度、流动性等方面也有要求,需要根据具体情况而定。

在激光熔覆的研究中,材料研究是一个重要方向,重在研究各种添加材料与实际应用场景中零部件的相容性。

铁基合金粉末适用于要求局部耐磨而且容易变形的零件。

钴基合金粉末具有良好耐高温性能,耐磨耐蚀也较强,常用于石化和冶金领域。

陶瓷材料在高温下有较高的强度,热稳定性好,化学稳定性高,常用于要求耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化性的零件。

由于单一材料在滑动磨损、冲击磨损和磨粒磨损严重的情况下会无法满足使用工况的要求。因此,金属涂层与陶瓷涂层的复合使用成为研究热点,已有钢、钛合金及铝合金表面激光熔覆多种陶瓷或金属陶瓷涂层的研究。

与其他传统表面处理技术相比,激光熔覆具有其特性和优势:

冷却速度快(高达10^6℃/s),属于凝固过程,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;

涂层稀释率小于5%,与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,获得涂层成分和稀释度可控的良好熔覆层,保证性能不变质;

采用高功率密度熔覆,加热速度快,对基材的热输入、热影响区和畸变较小;

粉末选择几乎没有任何限制,可以在低熔点金属表面熔敷高熔点合金;

熔覆层的厚度及硬度范围大,且熔覆层微观缺陷少,性能更优;

工艺过程采用数控控制,无接触处理,自动化操作,方便、灵活,可控性强。

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