当今国内外对激光熔覆的研究大致从以下几个角度出发:一是激光熔覆的机理研究;二是激光熔覆工艺及其组织性能的研究;三是激光熔覆的应用研究。现对激光熔覆的各方面研究发展状况作以介绍,并指出其存在的主要问题及其今后的发展方向。
激光熔覆工艺及其组织性能的研究
激光熔覆工艺方法有两种类型:
1.一步法(同步法)该方法为在激光束辐照工件的同时向激光作用区送熔覆材料的工艺,它又有两种方法。
①同步送粉法:使用喷射送粉装置将单种或混合粉末送入熔池,控制粉末送入量和激光扫描速度即可调整熔覆层的厚度。由于松散的粉末对激光的吸收率大,热效率较高,可获得比其他方法更厚的熔覆层,容易实现自动化。国外实际生产中采用较多。
②同步送丝法:此法工艺原理虽与同步送粉法相同,但熔覆材料是预先加工成丝材或使用填充丝材。此法便利且不浪费材料,更易保证熔覆层的成分均匀性,尤其是当熔覆层是复合材料时,不会因粉末比重或粒度大小的不同而影响覆层质量,且通过对丝材进行预热的精细处理可提高熔覆速率;但是丝材表面光滑,对激光的反射较强,激光利用率相时较低。此外,线材制造过程较复杂,且品种规格少。
2.二步法(预置法)该法是在激光熔覆处理前,先将熔覆材料置于工作表面,然后采用激光将其熔化,冷凝后形成熔覆层。预置熔覆材料的方式包括:
①预置涂覆层:通常是应用手工涂敷,为经济、方便,它是用粘结剂将熔覆用粉末调成糊状置于工件表面,干燥后再进行激光熔覆处理。此法生产效率低,熔覆厚度不一致,不宜用于大批量生产。
②预置片:将熔覆材料的粉末加入少量粘结剂模压成片,置于工件需熔覆部位,再进行激光处理。此法粉末利用率高,且质量稳定,适宜于一些深孔零件,如小口径阀体,采用此法处理能获得高质量涂层。
激光熔覆加工技术的适用范围和应用领域非常广泛,几乎可以覆盖整个机械制造业,包括矿山机械、石油化工、电力、铁路、汽车、船舶、冶金、器械、航空、机床、发电、印刷、包装、模具、制药等行业。
铁路设备及其零部件的制造与再制造
铁路交通运输随社会经济的增长快速发展,新造铁路车辆需求量非常大,对主要零部件的数量和性能要求也在增加。再制造技术作为一种新的资源再利用技术,可以应用于车辆易磨损零件的再制造。而激光表面强化是再制造的技术和工艺手段,其中激光表面熔覆技术可以应用于再制造零件表面的修复和强化。
激光熔覆应用领域
广泛应用于电厂设备、石油化工装备、煤化工、精细化工、氟化工、氯碱、PTA、航空制造、环保、海水淡化、水处理、模具业、制药机械、食品机械、包装机械、造纸机械、换热设备、电化学、冶金、海洋平台、造船、水泥制造、制盐、体育休闲及板式换热器、波纹管膨胀节补偿器等行业。
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