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激光熔覆技術(shù)幫助制造商“走向綠色”
來源:
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作者:輝銳集團(tuán)
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發(fā)布時(shí)間: 2021-06-07
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小號(hào)一般ociety變得“綠色”，我們正在見證我們的態(tài)度和各種技術(shù)的使用了根本性的變化。只要最終產(chǎn)品沒有質(zhì)量損失，每個(gè)人都會(huì)欣賞回收和再利用資源、工具和小工具的好處。根據(jù)過去在世界工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)以及全球持續(xù)的經(jīng)濟(jì)困難，我們知道我們不再有能力扔掉所有輕微損壞的東西。然而，在世界各地，商業(yè)廣告和營銷工具正在迫使社會(huì)購買最新產(chǎn)品。這就是消費(fèi)社會(huì)的創(chuàng)建和維持方式，損害了我們的自然資源。
幸運(yùn)的是，社會(huì)和制造業(yè)的冷靜頭腦明白，我們必須通過修復(fù)、再生和翻新來降低成本。工業(yè)界沒有多余的錢來購買新機(jī)器——相反，它需要并真正依賴于復(fù)蘇。即使資源可用，現(xiàn)在也沒有人準(zhǔn)備把他們的錢扔到風(fēng)中。由于這些社會(huì)變化、新態(tài)度和經(jīng)濟(jì)壓力，機(jī)械和制造工程的維修和翻新部門目前正在蓬勃發(fā)展。這個(gè)維修和翻新市場的規(guī)模和潛力在幾乎所有制造業(yè)領(lǐng)域都是巨大的，從重型設(shè)備到焊接。工業(yè)服務(wù)市場預(yù)計(jì)將在 2017 年至 2023 年間以 5.4% 的復(fù)合年增長率 (CAGR) 增長，到 2023 年價(jià)值將達(dá)到 354.1 億美元。
激光熔覆的工作原理
在這些工業(yè)過程中，建立電弧以將基材表面熔化到較淺的深度。然后以金屬絲或粉末形式引入包層材料，并且也被電弧熔化，從而形成包層。通常，電弧焊技術(shù)提供具有高強(qiáng)度、良好沖擊性能和低孔隙率的完全焊接的冶金結(jié)合。然而，輸入到部件中的高熱量通常會(huì)熔化足夠的基材，從而使基材大量混合到包層中。這種稀釋是不可取的，因?yàn)樗淖兞诉x擇包層材料的特性。此外，高熱輸入會(huì)導(dǎo)致機(jī)械變形，因此需要在熔覆后進(jìn)行進(jìn)一步加工以恢復(fù)零件的尺寸精度。這種熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致較差的機(jī)械質(zhì)量、表面質(zhì)量問題，例如裂紋和孔隙率，以及縮短修復(fù)部件的使用壽命。微電子追求同樣的總體目標(biāo)，即降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高產(chǎn)量和最終產(chǎn)品質(zhì)量。
激光在許多行業(yè)推動(dòng)這一趨勢(shì)，因?yàn)樗鼈兡軌驁?zhí)行高精度、非接觸式加工。尤其是覆層是達(dá)到這些目的的過程。隨著保持機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)壓力不斷變化，從而減少了我們?cè)诶盥駡龅奶甲阚E規(guī)模，生產(chǎn)工程的維修和翻新部門正在經(jīng)歷積極的增長。隨著激光應(yīng)用的快速增長和激光系統(tǒng)成本的降低，激光材料加工正在汽車、航空航天、造船和修船、石油和天然氣鉆井等許多行業(yè)成功實(shí)施。
根據(jù)定義，激光熔覆是一種沉積材料的方法，通過使用激光熔化和固結(jié)粉末或線材原料以重新表面或制造近凈形狀零件，例如在增材制造中。在許多情況下，激光熔覆技術(shù)被用于所有類型機(jī)械設(shè)備的維修和翻新（圖 1）。最常見的傳統(tǒng)金屬包覆方法都是電弧工藝的變體。
圖 1.激光熔覆工藝示意圖 (a) 和用高強(qiáng)度鋼重新表面處理的鋼輥 (b)。
使用激光作為熱源是電弧焊的一種有吸引力的替代方案，因?yàn)榧す饪梢砸愿叨染植炕涂煽氐姆绞疆a(chǎn)生所需的加熱（參見“激光熔覆優(yōu)勢(shì)”）。通過熔化很少的塊狀材料，激光熔覆顯著減少了熔覆層的稀釋，同時(shí)仍然產(chǎn)生真正的冶金結(jié)合。此外，較低的熱量輸入避免了零件變形，在很大程度上消除了后處理的需要。高功率二極管激光器特別適合高速、大面積熔覆應(yīng)用的需求。
激光熔覆優(yōu)勢(shì)
? 為任何形狀涂層的最佳技術(shù)，以延長磨損部件的使用壽命
? 修復(fù)零件的特殊配置，如果零件的模具不再存在或新制造需要太長時(shí)間，這是理想的選擇
? 最適合漸變材料應(yīng)用的技術(shù)
?非常適用于近凈形米anufacturing
? 軌道和基材之間的稀釋度低（與其他焊接工藝不同）和牢固的金屬焊接
? 基材變形小，熱影響區(qū) (HAZ) 小
? 高冷卻速度大于或等于精細(xì)微結(jié)構(gòu)
? 廣泛的材料靈活性（金屬、陶瓷甚至聚合物）
? 構(gòu)建的部件沒有裂紋和孔隙
? 緊湊型技術(shù)
? 縮短生產(chǎn)時(shí)間
? 非常滿意的零件維修
? 功能分級(jí)零件的生產(chǎn)
? 智能結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)
系統(tǒng)開發(fā)
實(shí)質(zhì)性研究現(xiàn)在正集中在開發(fā)自動(dòng)激光熔覆機(jī)上（圖 2）。許多工藝參數(shù)必須手動(dòng)設(shè)置，例如激光功率、激光焦點(diǎn)、基板速度和粉末注入速率，因此需要專業(yè)技術(shù)人員的注意以確保正確的結(jié)果。然而，許多團(tuán)體正將注意力集中在開發(fā)傳感器以在線測量過程上。此類傳感器可監(jiān)測包層的幾何高度和沉積軌跡的寬度、冶金特性（例如凝固速率）、最終微觀結(jié)構(gòu)以及直接熔池及其周圍區(qū)域的溫度信息。使用此類傳感器，正在設(shè)計(jì)控制策略，以便不再需要技術(shù)人員的持續(xù)觀察來生產(chǎn)最終產(chǎn)品。進(jìn)一步的研究已針對(duì)前向處理，
圖 2.顯示了卡車車軸上的激光熔覆工藝；該過程還可用于修復(fù)風(fēng)力渦輪機(jī)部件，例如損壞或磨損的軸。
包覆層提高了性能，同時(shí)降低了成本和零件基板材料的選擇。這總是代表其體積和表面特性以及成本之間的折衷。例如，可能需要用足夠柔韌的材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，以便在承受高扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)不會(huì)斷裂。然而，例如，如果該曲軸的軸承表面非常堅(jiān)硬，則該部件在使用中不會(huì)快速磨損，這也將是有利的。包覆是一種可以獨(dú)立選擇材料的體積和表面特性的過程，因此避免了這種類型的妥協(xié)。具體而言，包覆涉及在成分與基材不同的基材上形成新的表面層。例如，它使制造商能夠?qū)⒌统杀静牧嫌糜诖蟛糠至慵?，同時(shí)仍然有選擇地實(shí)現(xiàn)更昂貴合金的耐磨、耐腐蝕或耐熱性能。此外，通過實(shí)現(xiàn)高價(jià)值零件的經(jīng)濟(jì)翻新，而不是昂貴的更換，包層可以降低許多行業(yè)的成本。
用于激光熔覆的粉末通常具有金屬性質(zhì)，并通過同軸或橫向噴嘴注入系統(tǒng)。金屬粉末流和激光的相互作用導(dǎo)致發(fā)生熔化，稱為熔池。將其沉積在基材上——移動(dòng)基材可使熔池凝固，從而產(chǎn)生一條固體金屬軌跡。這是最常用的技術(shù)，但有些工藝涉及在固定基板上移動(dòng)激光器/噴嘴組件以產(chǎn)生固化軌跡?；宓倪\(yùn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 系統(tǒng)引導(dǎo)，該系統(tǒng)將實(shí)體對(duì)象插入到一組軌跡中，從而在軌跡的末端產(chǎn)生所需的部分。
現(xiàn)在的研究集中在開發(fā)自動(dòng)激光熔覆機(jī)上。許多工藝參數(shù)必須手動(dòng)設(shè)置，例如激光功率、激光焦點(diǎn)、基板速度、粉末注入速率等，因此需要專業(yè)技術(shù)人員的注意以確保正確的結(jié)果。然而，許多團(tuán)體正將注意力集中在開發(fā)傳感器以在線測量過程上。這種傳感器監(jiān)測包層的幾何形狀（沉積軌跡的高度和寬度）、冶金特性（例如凝固速度以及最終的微觀結(jié)構(gòu)）以及直接熔池及其周圍區(qū)域的溫度信息。使用此類傳感器，正在設(shè)計(jì)控制策略，以便不再需要技術(shù)人員的持續(xù)觀察來生產(chǎn)最終產(chǎn)品。
圖 3.磨損和腐蝕過程需要環(huán)境可持續(xù)的工程實(shí)踐，以減少能源消耗、符合政府標(biāo)準(zhǔn)的危險(xiǎn)排放和材料浪費(fèi)。
激光熔覆部署在制造和維修行業(yè)，基本上分為三個(gè)不同的部門：表面熔覆、補(bǔ)焊和創(chuàng)成制造。這些技術(shù)與過去 15 年來激光堆焊的商業(yè)成功密切相關(guān)。更新一代激光束源的可用性為這一成功發(fā)展提供了決定性的推動(dòng)力。制造/生產(chǎn)設(shè)備中的組件通常會(huì)受到極端操作條件的影響，其中可能包括氧化、高溫腐蝕、熱疲勞、高壓縮應(yīng)力和磨料磨損。這些情況會(huì)導(dǎo)致功能表面加速退化，從而縮短部件的使用壽命。
因此，在操作任何類型的帶有活動(dòng)部件的機(jī)械設(shè)備時(shí)，磨損的金屬部件都需要修理或重建，這是日常生活的一部分。以新組件成本的一小部分來修復(fù)組件將為用戶節(jié)省大量資金。此外，將部件維修到原始規(guī)格也將減少對(duì)備件的需求，如果維修能夠快速就地實(shí)施，則可以顯著減少停機(jī)時(shí)間。
當(dāng)磨損的部件被重建時(shí)，也存在修復(fù)該部件以增強(qiáng)其性能的潛力，從而導(dǎo)致比新部件更長的磨損壽命。由于基于激光的翻新具有獨(dú)特的能力，因此該工藝將適用于絕大多數(shù)部件的翻新，在某些情況下甚至適用于這些部件的增強(qiáng)。然而，從激光熔覆翻新過程中獲益最多的部件通常是高價(jià)值部件，定期進(jìn)行翻新和維修。盡管使用激光和供體材料進(jìn)行部件修復(fù)、表面圖案化和強(qiáng)化的翻新應(yīng)用已經(jīng)開發(fā)了幾十年，但基于激光的翻新才剛剛獲得廣泛的工業(yè)和商業(yè)采用。
圖 4.顯示了磨損的煉油廠渣漿泵。
例如，圖 4顯示了一個(gè)過度磨損的渣漿泵，用藍(lán)色標(biāo)出并用黃色邊界標(biāo)記勾勒出輪廓。每次停用泵進(jìn)行更換都會(huì)造成 54 噸的生產(chǎn)損失，這相當(dāng)于每噸 100 美元的損失 5400 美元。在 4000 小時(shí)或大約一年的服務(wù)后，每臺(tái)泵的重建成本平均為 20,000 美元。復(fù)合襯墊的目標(biāo)改進(jìn)時(shí)間為 16,000 小時(shí)，或大約兩年。
這項(xiàng)技術(shù)在提高新舊部件的可靠性方面具有巨大的潛力，世界各地的研究和政府團(tuán)體繼續(xù)通過研究計(jì)劃、工業(yè)應(yīng)用和激光熔覆技術(shù)培訓(xùn)學(xué)生為其發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
當(dāng)今最重要的制造考慮因素之一是生命周期工程，其中設(shè)計(jì)人員必須同時(shí)考慮零件在整個(gè)使用壽命期間的影響以及零件的使用壽命結(jié)束處理。這意味著我們現(xiàn)在必須考慮部件在碳足跡和部件對(duì)環(huán)境的長期影響方面對(duì)生命周期的影響。
通過翻新，通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)并使用絕對(duì)最少的材料制造，可以顯著減輕零件的重量。然而，如果該部件恰好是飛機(jī)或汽車部件，那么車輛的生命周期碳足跡將顯著減少，因?yàn)槭褂眉す廨o助加工制造的部件重量更輕，產(chǎn)生的燃料負(fù)擔(dān)也更低。
概括
激光熔覆作為一種修復(fù)過程具有許多優(yōu)勢(shì)，可以完全恢復(fù)零件的初始質(zhì)量以及整體增強(qiáng)，從而提高和延長使用壽命。因此，它證明了對(duì)高價(jià)值組件的翻新足夠的適用性。必須在建立輸入、過程和輸出參數(shù)一致性以及必要的經(jīng)驗(yàn)調(diào)整方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究，這將導(dǎo)致開發(fā)基于知識(shí)的控制器，這對(duì)于原位翻新激光熔覆過程至關(guān)重要。
幸運(yùn)的是，社會(huì)和制造業(yè)的冷靜頭腦明白，我們必須通過修復(fù)、再生和翻新來降低成本。工業(yè)界沒有多余的錢來購買新機(jī)器——相反，它需要并真正依賴于復(fù)蘇。即使資源可用，現(xiàn)在也沒有人準(zhǔn)備把他們的錢扔到風(fēng)中。由于這些社會(huì)變化、新態(tài)度和經(jīng)濟(jì)壓力，機(jī)械和制造工程的維修和翻新部門目前正在蓬勃發(fā)展。這個(gè)維修和翻新市場的規(guī)模和潛力在幾乎所有制造業(yè)領(lǐng)域都是巨大的，從重型設(shè)備到焊接。工業(yè)服務(wù)市場預(yù)計(jì)將在 2017 年至 2023 年間以 5.4% 的復(fù)合年增長率 (CAGR) 增長，到 2023 年價(jià)值將達(dá)到 354.1 億美元。
激光熔覆的工作原理
在這些工業(yè)過程中，建立電弧以將基材表面熔化到較淺的深度。然后以金屬絲或粉末形式引入包層材料，并且也被電弧熔化，從而形成包層。通常，電弧焊技術(shù)提供具有高強(qiáng)度、良好沖擊性能和低孔隙率的完全焊接的冶金結(jié)合。然而，輸入到部件中的高熱量通常會(huì)熔化足夠的基材，從而使基材大量混合到包層中。這種稀釋是不可取的，因?yàn)樗淖兞诉x擇包層材料的特性。此外，高熱輸入會(huì)導(dǎo)致機(jī)械變形，因此需要在熔覆后進(jìn)行進(jìn)一步加工以恢復(fù)零件的尺寸精度。這種熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致較差的機(jī)械質(zhì)量、表面質(zhì)量問題，例如裂紋和孔隙率，以及縮短修復(fù)部件的使用壽命。微電子追求同樣的總體目標(biāo)，即降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高產(chǎn)量和最終產(chǎn)品質(zhì)量。
激光在許多行業(yè)推動(dòng)這一趨勢(shì)，因?yàn)樗鼈兡軌驁?zhí)行高精度、非接觸式加工。尤其是覆層是達(dá)到這些目的的過程。隨著保持機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)壓力不斷變化，從而減少了我們?cè)诶盥駡龅奶甲阚E規(guī)模，生產(chǎn)工程的維修和翻新部門正在經(jīng)歷積極的增長。隨著激光應(yīng)用的快速增長和激光系統(tǒng)成本的降低，激光材料加工正在汽車、航空航天、造船和修船、石油和天然氣鉆井等許多行業(yè)成功實(shí)施。
根據(jù)定義，激光熔覆是一種沉積材料的方法，通過使用激光熔化和固結(jié)粉末或線材原料以重新表面或制造近凈形狀零件，例如在增材制造中。在許多情況下，激光熔覆技術(shù)被用于所有類型機(jī)械設(shè)備的維修和翻新（圖 1）。最常見的傳統(tǒng)金屬包覆方法都是電弧工藝的變體。
圖 1.激光熔覆工藝示意圖 (a) 和用高強(qiáng)度鋼重新表面處理的鋼輥 (b)。
使用激光作為熱源是電弧焊的一種有吸引力的替代方案，因?yàn)榧す饪梢砸愿叨染植炕涂煽氐姆绞疆a(chǎn)生所需的加熱（參見“激光熔覆優(yōu)勢(shì)”）。通過熔化很少的塊狀材料，激光熔覆顯著減少了熔覆層的稀釋，同時(shí)仍然產(chǎn)生真正的冶金結(jié)合。此外，較低的熱量輸入避免了零件變形，在很大程度上消除了后處理的需要。高功率二極管激光器特別適合高速、大面積熔覆應(yīng)用的需求。
激光熔覆優(yōu)勢(shì)
? 為任何形狀涂層的最佳技術(shù)，以延長磨損部件的使用壽命
? 修復(fù)零件的特殊配置，如果零件的模具不再存在或新制造需要太長時(shí)間，這是理想的選擇
? 最適合漸變材料應(yīng)用的技術(shù)
?非常適用于近凈形米anufacturing
? 軌道和基材之間的稀釋度低（與其他焊接工藝不同）和牢固的金屬焊接
? 基材變形小，熱影響區(qū) (HAZ) 小
? 高冷卻速度大于或等于精細(xì)微結(jié)構(gòu)
? 廣泛的材料靈活性（金屬、陶瓷甚至聚合物）
? 構(gòu)建的部件沒有裂紋和孔隙
? 緊湊型技術(shù)
? 縮短生產(chǎn)時(shí)間
? 非常滿意的零件維修
? 功能分級(jí)零件的生產(chǎn)
? 智能結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)
系統(tǒng)開發(fā)
實(shí)質(zhì)性研究現(xiàn)在正集中在開發(fā)自動(dòng)激光熔覆機(jī)上（圖 2）。許多工藝參數(shù)必須手動(dòng)設(shè)置，例如激光功率、激光焦點(diǎn)、基板速度和粉末注入速率，因此需要專業(yè)技術(shù)人員的注意以確保正確的結(jié)果。然而，許多團(tuán)體正將注意力集中在開發(fā)傳感器以在線測量過程上。此類傳感器可監(jiān)測包層的幾何高度和沉積軌跡的寬度、冶金特性（例如凝固速率）、最終微觀結(jié)構(gòu)以及直接熔池及其周圍區(qū)域的溫度信息。使用此類傳感器，正在設(shè)計(jì)控制策略，以便不再需要技術(shù)人員的持續(xù)觀察來生產(chǎn)最終產(chǎn)品。進(jìn)一步的研究已針對(duì)前向處理，
圖 2.顯示了卡車車軸上的激光熔覆工藝；該過程還可用于修復(fù)風(fēng)力渦輪機(jī)部件，例如損壞或磨損的軸。
包覆層提高了性能，同時(shí)降低了成本和零件基板材料的選擇。這總是代表其體積和表面特性以及成本之間的折衷。例如，可能需要用足夠柔韌的材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，以便在承受高扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)不會(huì)斷裂。然而，例如，如果該曲軸的軸承表面非常堅(jiān)硬，則該部件在使用中不會(huì)快速磨損，這也將是有利的。包覆是一種可以獨(dú)立選擇材料的體積和表面特性的過程，因此避免了這種類型的妥協(xié)。具體而言，包覆涉及在成分與基材不同的基材上形成新的表面層。例如，它使制造商能夠?qū)⒌统杀静牧嫌糜诖蟛糠至慵?，同時(shí)仍然有選擇地實(shí)現(xiàn)更昂貴合金的耐磨、耐腐蝕或耐熱性能。此外，通過實(shí)現(xiàn)高價(jià)值零件的經(jīng)濟(jì)翻新，而不是昂貴的更換，包層可以降低許多行業(yè)的成本。
用于激光熔覆的粉末通常具有金屬性質(zhì)，并通過同軸或橫向噴嘴注入系統(tǒng)。金屬粉末流和激光的相互作用導(dǎo)致發(fā)生熔化，稱為熔池。將其沉積在基材上——移動(dòng)基材可使熔池凝固，從而產(chǎn)生一條固體金屬軌跡。這是最常用的技術(shù)，但有些工藝涉及在固定基板上移動(dòng)激光器/噴嘴組件以產(chǎn)生固化軌跡?；宓倪\(yùn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 系統(tǒng)引導(dǎo)，該系統(tǒng)將實(shí)體對(duì)象插入到一組軌跡中，從而在軌跡的末端產(chǎn)生所需的部分。
現(xiàn)在的研究集中在開發(fā)自動(dòng)激光熔覆機(jī)上。許多工藝參數(shù)必須手動(dòng)設(shè)置，例如激光功率、激光焦點(diǎn)、基板速度、粉末注入速率等，因此需要專業(yè)技術(shù)人員的注意以確保正確的結(jié)果。然而，許多團(tuán)體正將注意力集中在開發(fā)傳感器以在線測量過程上。這種傳感器監(jiān)測包層的幾何形狀（沉積軌跡的高度和寬度）、冶金特性（例如凝固速度以及最終的微觀結(jié)構(gòu)）以及直接熔池及其周圍區(qū)域的溫度信息。使用此類傳感器，正在設(shè)計(jì)控制策略，以便不再需要技術(shù)人員的持續(xù)觀察來生產(chǎn)最終產(chǎn)品。
圖 3.磨損和腐蝕過程需要環(huán)境可持續(xù)的工程實(shí)踐，以減少能源消耗、符合政府標(biāo)準(zhǔn)的危險(xiǎn)排放和材料浪費(fèi)。
激光熔覆部署在制造和維修行業(yè)，基本上分為三個(gè)不同的部門：表面熔覆、補(bǔ)焊和創(chuàng)成制造。這些技術(shù)與過去 15 年來激光堆焊的商業(yè)成功密切相關(guān)。更新一代激光束源的可用性為這一成功發(fā)展提供了決定性的推動(dòng)力。制造/生產(chǎn)設(shè)備中的組件通常會(huì)受到極端操作條件的影響，其中可能包括氧化、高溫腐蝕、熱疲勞、高壓縮應(yīng)力和磨料磨損。這些情況會(huì)導(dǎo)致功能表面加速退化，從而縮短部件的使用壽命。
因此，在操作任何類型的帶有活動(dòng)部件的機(jī)械設(shè)備時(shí)，磨損的金屬部件都需要修理或重建，這是日常生活的一部分。以新組件成本的一小部分來修復(fù)組件將為用戶節(jié)省大量資金。此外，將部件維修到原始規(guī)格也將減少對(duì)備件的需求，如果維修能夠快速就地實(shí)施，則可以顯著減少停機(jī)時(shí)間。
當(dāng)磨損的部件被重建時(shí)，也存在修復(fù)該部件以增強(qiáng)其性能的潛力，從而導(dǎo)致比新部件更長的磨損壽命。由于基于激光的翻新具有獨(dú)特的能力，因此該工藝將適用于絕大多數(shù)部件的翻新，在某些情況下甚至適用于這些部件的增強(qiáng)。然而，從激光熔覆翻新過程中獲益最多的部件通常是高價(jià)值部件，定期進(jìn)行翻新和維修。盡管使用激光和供體材料進(jìn)行部件修復(fù)、表面圖案化和強(qiáng)化的翻新應(yīng)用已經(jīng)開發(fā)了幾十年，但基于激光的翻新才剛剛獲得廣泛的工業(yè)和商業(yè)采用。
圖 4.顯示了磨損的煉油廠渣漿泵。
例如，圖 4顯示了一個(gè)過度磨損的渣漿泵，用藍(lán)色標(biāo)出并用黃色邊界標(biāo)記勾勒出輪廓。每次停用泵進(jìn)行更換都會(huì)造成 54 噸的生產(chǎn)損失，這相當(dāng)于每噸 100 美元的損失 5400 美元。在 4000 小時(shí)或大約一年的服務(wù)后，每臺(tái)泵的重建成本平均為 20,000 美元。復(fù)合襯墊的目標(biāo)改進(jìn)時(shí)間為 16,000 小時(shí)，或大約兩年。
這項(xiàng)技術(shù)在提高新舊部件的可靠性方面具有巨大的潛力，世界各地的研究和政府團(tuán)體繼續(xù)通過研究計(jì)劃、工業(yè)應(yīng)用和激光熔覆技術(shù)培訓(xùn)學(xué)生為其發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
當(dāng)今最重要的制造考慮因素之一是生命周期工程，其中設(shè)計(jì)人員必須同時(shí)考慮零件在整個(gè)使用壽命期間的影響以及零件的使用壽命結(jié)束處理。這意味著我們現(xiàn)在必須考慮部件在碳足跡和部件對(duì)環(huán)境的長期影響方面對(duì)生命周期的影響。
通過翻新，通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)并使用絕對(duì)最少的材料制造，可以顯著減輕零件的重量。然而，如果該部件恰好是飛機(jī)或汽車部件，那么車輛的生命周期碳足跡將顯著減少，因?yàn)槭褂眉す廨o助加工制造的部件重量更輕，產(chǎn)生的燃料負(fù)擔(dān)也更低。
概括
激光熔覆作為一種修復(fù)過程具有許多優(yōu)勢(shì)，可以完全恢復(fù)零件的初始質(zhì)量以及整體增強(qiáng)，從而提高和延長使用壽命。因此，它證明了對(duì)高價(jià)值組件的翻新足夠的適用性。必須在建立輸入、過程和輸出參數(shù)一致性以及必要的經(jīng)驗(yàn)調(diào)整方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究，這將導(dǎo)致開發(fā)基于知識(shí)的控制器，這對(duì)于原位翻新激光熔覆過程至關(guān)重要。
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