激光熔覆工藝 LC是一種多學(xué)科技術(shù),集成了激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)和控制技術(shù)。LC是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)和冶金過(guò)程。本節(jié)從原理、模擬、監(jiān)測(cè)和參數(shù)優(yōu)化等方面介紹了LC過(guò)程的發(fā)展現(xiàn)狀。 工藝原理 LC使用高功率激光器作為熱源,在處理基板上形成熔覆層。根據(jù)送粉方式,可分為四種類型:同軸送粉系統(tǒng)、預(yù)放置送粉系統(tǒng)、離軸送粉系統(tǒng)和送絲系統(tǒng)。常用的液相色譜方法是同軸粉末系統(tǒng)和預(yù)放置粉末系統(tǒng)。圖1是同軸粉末系統(tǒng)和預(yù)放置粉末系統(tǒng)的示意圖。當(dāng)粉末被載氣從送粉噴嘴噴出時(shí),激光束照射基板以形成液態(tài)熔池。在與激光相互作用后,粉末進(jìn)入液態(tài)熔池,并在送粉噴嘴與激光束同步移動(dòng)時(shí)形成熔覆層。與同軸粉末系統(tǒng)不同的是,在預(yù)放置粉末系統(tǒng)中,覆層材料預(yù)放置在基板上。然后,通過(guò)激光束掃描熔化預(yù)先放置的粉末,并快速冷卻熔池以形成熔覆層。LC樣品通??煞譃樗牟糠郑喊鼘訁^(qū)(CZ)、界面區(qū)(IZ)、熱影響區(qū)(HAZ)和基板(SUB)。一般來(lái)說(shuō),預(yù)置換粉末系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,熔覆質(zhì)量較好,但熔深不易控制,稀釋度大。同軸粉末系統(tǒng)具有較高的激光利用率,但對(duì)熔覆設(shè)備的質(zhì)量要求較高。 激光熔覆的工藝原理。便捷激光熔覆質(zhì)保期
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化,并快速凝固后形成稀釋度極低,與基體成冶金結(jié)合的表面涂層,明顯改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法,從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的,既滿足了對(duì)材料表面特定性能的要求,又節(jié)約了大量的貴重元素。 與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比,激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn),因此激光熔覆技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。 銅錫合金激光熔覆熔覆噴嘴激光熔覆修復(fù)石礦、化工、冶金、電力、水泥等機(jī)械設(shè)備行業(yè)中的老化零部件。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)零部件作業(yè)的環(huán)境也越來(lái)越趨于復(fù)雜化,對(duì)外表功能的要求越來(lái)越高,因而零件作廢率增多。通常由于外表失效而作廢的零件有:轉(zhuǎn)子葉片、輥軸類零件、齒輪類零件、接頭類零件等。 在零部件整體功能滿意工況的條件下只是外表?yè)p害的零部件都是可以修正。如果能對(duì)因誤加工或執(zhí)役損害而致使作廢的零件進(jìn)行修正,不但可以拯救巨大的經(jīng)濟(jì)和時(shí)刻丟失,還可以提高資源的利用率,符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。
將不同類型和含量的顆粒增強(qiáng)相添加到金屬基體中以形成液晶中的金屬基復(fù)合材料。一些顆粒增強(qiáng)相在激光作用下分解,與金屬基體中的其他元素形成不同種類的二次增強(qiáng)相,因此涂層也表現(xiàn)出不同的耐磨性、耐蝕性等。Zhang等人分別將碳化釩(VC)、碳化鈦(TiC)和碳化鎢(WC)與AISI 420不銹鋼粉末混合,然后通過(guò)液相色譜制備了三種金屬基復(fù)合材料涂層。在30°、45°和90°三個(gè)侵蝕角下研究了涂層的抗侵蝕性,結(jié)果表明,與基體相比,含有VC和TiC的涂層具有更高的硬度。然而,含有WC顆粒的涂層在30°和45°的侵蝕角下降低了硬度并提高了抗侵蝕性。 顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料涂層的性能不僅與添加的增強(qiáng)相的含量和類型有關(guān),液晶工藝參數(shù)也影響其形貌和分布。合理選擇工藝參數(shù)可以顯著提高涂層的性能。激光熔覆是一種快速冷卻的過(guò)程。
激光熔覆工藝的很多優(yōu)勢(shì)之一在于它能夠與各種資料挑選兼容,能夠選用金屬絲或粉末形式;資料屬性的選項(xiàng)簡(jiǎn)直是無(wú)止境的。 粉末的長(zhǎng)處?? 資料挑選:粉末為改變合金成分供給了簡(jiǎn)直無(wú)限的潛力,答應(yīng)運(yùn)用碳化物和其他資料不行用的導(dǎo)線形式。?? 線材的長(zhǎng)處?? 資料捕獲:與粉末不同,當(dāng)運(yùn)用線材填充資料包覆時(shí),不會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)資料。?? 較低的資料本錢:線材填充資料的本錢遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于粉末形式的相同資料。?? 不受重力的影響:線材不受重力影響,不受粉末的影響,因此能夠完成不合適的包覆。? 運(yùn)用熱絲的2-5倍較高的堆積速率:在金屬絲進(jìn)入熔池之前對(duì)金屬絲進(jìn)行預(yù)熱,可下降熔化填充資料所需的激光能量,然后運(yùn)用相同的激光功率完成更高的堆積速率。 高堆積速率:能夠完成高堆積速率,特別是運(yùn)用熱線技能,能夠縮短運(yùn)用時(shí)刻。?? 極大地延長(zhǎng)了零件的運(yùn)用壽命:與等離子或熱噴涂和電弧焊比較,激光熔覆層具有優(yōu)異的耐腐蝕性和耐磨性,然后延長(zhǎng)零件的運(yùn)用壽命。??? 激光熔覆如何改變產(chǎn)品表面性能。寬光斑激光熔覆堆焊
激光熔覆粉末的影響。便捷激光熔覆質(zhì)保期
激光表面處理技術(shù)包括激光表面合金、激光噴丸、激光熔覆(LC)、激光重熔等。值得一提的是,LC是一種新型的表面強(qiáng)化和修復(fù)技術(shù)。在激光照射下,熔覆粉末在基板表面快速熔化和固化。由于溫度梯度較大,它將在基材表面形成細(xì)粒度和韌性涂層。與其他表面強(qiáng)化技術(shù)相比,它具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)涂層能與基體形成良好的冶金結(jié)合,稀釋率和熱影響區(qū)??;(2)由于溫度梯度較大,可以形成精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu);(3) LC具有環(huán)保、簡(jiǎn)單、靈活和節(jié)省材料的優(yōu)點(diǎn)。本文從液晶、覆層材料體系和液晶應(yīng)用三個(gè)方面綜述了液晶的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。便捷激光熔覆質(zhì)保期
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