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激光熔覆技術(shù)應用特點簡介
來源:
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作者:輝銳集團
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發(fā)布時間: 2021-06-11
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激光熔覆是使用激光作為熱源將金屬（粉末/線材）沉積到另一種金屬上的過程。它是傳統(tǒng)焊接和熱噴涂的替代品。激光熔覆，也稱為激光金屬沉積，是一種將一種材料添加到另一種材料的表面的技術(shù)。激光熔覆涉及將金屬粉末或金屬絲流送入熔池，當激光束掃描目標表面時，熔池產(chǎn)生熔池，沉積所選材料的涂層。激光熔覆技術(shù)使材料能夠準確、有選擇地沉積，并且將熱量輸入到下面的基板中。激光熔覆工藝可以改善零件表面的性能，包括更好的耐磨性，以及修復損壞或磨損的表面。在基材和層之間建立這種機械結(jié)合是最精確的焊接工藝之一。該技術(shù)類似于熱噴涂，因為它具有能源來熔化施加到基材上的原料。它的不同之處在于它使用集中的激光束作為熱源，并熔化要施加原料的基材。這導致冶金結(jié)合具有優(yōu)于熱噴涂的結(jié)合強度。此外，所得涂層是 100% 致密的，沒有空隙或孔隙。
激光熔覆的工作：
基本系統(tǒng)由產(chǎn)生光束的激光器、引導和聚焦光束的一組光學器件、送粉器和 零件機械手組成。的激光和光學留靜止的，而部分是在關(guān)系到激光移動。激光熔覆系統(tǒng)是全自動的，可精確控制涂層（熔覆）過程。
激光熔覆工藝基礎(chǔ)
激光熔覆技術(shù)的主要特點
完美的冶金結(jié)合和完全致密的涂層，最小的熱影響區(qū)和基材和填充材料之間的低稀釋導致功能涂層的厚度降低，因此應用的層數(shù)更少，快速凝固速度產(chǎn)生精細、均勻的微觀結(jié)構(gòu)，提高了碳化物涂層的耐磨性，邊緣幾何形狀可以用焊接沉積物進行涂層和構(gòu)建，近凈形焊縫堆積幾乎不需要精加工，使用傳統(tǒng)焊接工藝難以甚至不可能焊接的敏感材料（如富碳鋼或鎳基超級合金）的可焊性得到擴展，由于小的熱影響區(qū)可最大限度地減少部件應力，因此通常無需進行焊后熱處理，由于是數(shù)控焊接工藝，因此具有出色的工藝穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。
材料
可以使用多種金屬進行激光熔覆，包括：
鋁合金（Al-(Mg)-Si）
鈷合金（Co、C、Cr、W）
銅合金
鎳自熔合金 (Ni-Cr-B-Si)
不銹鋼（Fe、Cr、Ni）
超級合金（Ni、Co、Mo、Cr、Si）
鈦合金4
工具鋼（Fe、C、Cr、V）
MMC 包括碳化物（WC、TiC、CBN）
納米添加劑合金（氧化物彌散強化合金）
這種廣泛的材料意味著激光熔覆可用于多種工業(yè)應用，包括快速制造、零件修復和表面增強。例如，MMC 中的碳化鎢等材料具有耐用性，使其成為需要卓越耐磨性的涂層應用的理想選擇。
激光熔覆技術(shù)的優(yōu)勢：
激光熔覆工藝的優(yōu)勢之一是來自激光器的能量束集中。它可以聚焦和集中到一個非常小的區(qū)域，并保持基板的熱影響區(qū)非常淺。這最大限度地減少了開裂、扭曲或改變基材冶金的機會。此外，較低的總熱量最大限度地減少了涂層對來自基材的材料的稀釋。一次通過碳化物的涂層厚度可以達到 0.125 英寸（3.1 毫米），并且可以使用其他材料和多次通過達到任何厚度。因為原料是粉末，所以有多種材料可供選擇，包括純金屬、合金或碳化物。進一步開發(fā) Inconel 和 Stellite 合金，用于各種油田應用。
激光熔覆技術(shù)的應用：
通過異種金屬沉積優(yōu)化零件設(shè)計
修復和修復的理想選擇
材料研發(fā)
耐磨性和疲勞壽命改善
切割工具
激光熔覆材料可用作層以保護鋸片、反鋸片、圓盤耙和其他切割工具免受磨損和腐蝕，同時提供卓越的切割特性。該工藝沒有變形意味著這些工具可以保持筆直，同時可以實現(xiàn)不同的涂層厚度以滿足要求。這些涂層工具可以在整個行業(yè)中找到應用，包括建筑和農(nóng)業(yè)。
鉆具
高性能鉆井工具用于一系列行業(yè)，包括石油和天然氣、采礦和地熱。這些工具需要磨損保護，以承受它們所承受的應力并達到其所需的使用壽命。由于該工藝提供的材料性能，激光熔覆作為一種應用涂層的技術(shù)正變得越來越普遍。
熱交換器
換熱器會受到與其接觸的腐蝕性液體和氣體的腐蝕。具有良好耐腐蝕性和韌性的鎳合金等涂層的激光熔覆有助于避免熱交換器開裂，同時即使在高溫下也能提供更好的磨損保護。
液壓缸
液壓缸，例如采礦業(yè)中使用的液壓缸，需要涂層以減輕當?shù)卮髿庠斐傻母g。鍍鉻是過去使用的主要方法，但由于激光熔覆具有卓越的耐用性，因此越來越多地被激光熔覆所取代。有人估計，激光熔覆可以將這些產(chǎn)品的耐用性提高 100%。
硬鉻電鍍的替代品
硬鉻電鍍一直面臨歐盟的禁止措施，導致行業(yè)試圖尋求替代解決方案。過去，激光熔覆被視為一種解決方案，因為它被認為不夠快或無法提供足夠薄的涂層。然而，該技術(shù)的發(fā)展（特別是超高速激光應用）現(xiàn)在允許以更節(jié)能的方式以更薄的層進行更高速的沉積，這意味著激光熔覆可以為特定應用提供一種有效的硬鉻電鍍替代方案。
激光熔覆的工作：
基本系統(tǒng)由產(chǎn)生光束的激光器、引導和聚焦光束的一組光學器件、送粉器和 零件機械手組成。的激光和光學留靜止的，而部分是在關(guān)系到激光移動。激光熔覆系統(tǒng)是全自動的，可精確控制涂層（熔覆）過程。
激光熔覆工藝基礎(chǔ)
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典型激光功率 |
1 – 6 千瓦 |
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典型的建立率 |
0.1 至 12 公斤 |
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典型涂層厚度 |
0.2 至 4 毫米（或更多） |
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涂層材料 |
可焊粉末（金屬、金屬合金、碳化物混合物） |
激光熔覆技術(shù)的主要特點
完美的冶金結(jié)合和完全致密的涂層，最小的熱影響區(qū)和基材和填充材料之間的低稀釋導致功能涂層的厚度降低，因此應用的層數(shù)更少，快速凝固速度產(chǎn)生精細、均勻的微觀結(jié)構(gòu)，提高了碳化物涂層的耐磨性，邊緣幾何形狀可以用焊接沉積物進行涂層和構(gòu)建，近凈形焊縫堆積幾乎不需要精加工，使用傳統(tǒng)焊接工藝難以甚至不可能焊接的敏感材料（如富碳鋼或鎳基超級合金）的可焊性得到擴展，由于小的熱影響區(qū)可最大限度地減少部件應力，因此通常無需進行焊后熱處理，由于是數(shù)控焊接工藝，因此具有出色的工藝穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。
材料
可以使用多種金屬進行激光熔覆，包括：
鋁合金（Al-(Mg)-Si）
鈷合金（Co、C、Cr、W）
銅合金
鎳自熔合金 (Ni-Cr-B-Si)
不銹鋼（Fe、Cr、Ni）
超級合金（Ni、Co、Mo、Cr、Si）
鈦合金4
工具鋼（Fe、C、Cr、V）
MMC 包括碳化物（WC、TiC、CBN）
納米添加劑合金（氧化物彌散強化合金）
這種廣泛的材料意味著激光熔覆可用于多種工業(yè)應用，包括快速制造、零件修復和表面增強。例如，MMC 中的碳化鎢等材料具有耐用性，使其成為需要卓越耐磨性的涂層應用的理想選擇。
激光熔覆技術(shù)的優(yōu)勢：
激光熔覆工藝的優(yōu)勢之一是來自激光器的能量束集中。它可以聚焦和集中到一個非常小的區(qū)域，并保持基板的熱影響區(qū)非常淺。這最大限度地減少了開裂、扭曲或改變基材冶金的機會。此外，較低的總熱量最大限度地減少了涂層對來自基材的材料的稀釋。一次通過碳化物的涂層厚度可以達到 0.125 英寸（3.1 毫米），并且可以使用其他材料和多次通過達到任何厚度。因為原料是粉末，所以有多種材料可供選擇，包括純金屬、合金或碳化物。進一步開發(fā) Inconel 和 Stellite 合金，用于各種油田應用。
激光熔覆技術(shù)的應用：
通過異種金屬沉積優(yōu)化零件設(shè)計
修復和修復的理想選擇
材料研發(fā)
耐磨性和疲勞壽命改善
切割工具
激光熔覆材料可用作層以保護鋸片、反鋸片、圓盤耙和其他切割工具免受磨損和腐蝕，同時提供卓越的切割特性。該工藝沒有變形意味著這些工具可以保持筆直，同時可以實現(xiàn)不同的涂層厚度以滿足要求。這些涂層工具可以在整個行業(yè)中找到應用，包括建筑和農(nóng)業(yè)。
鉆具
高性能鉆井工具用于一系列行業(yè)，包括石油和天然氣、采礦和地熱。這些工具需要磨損保護，以承受它們所承受的應力并達到其所需的使用壽命。由于該工藝提供的材料性能，激光熔覆作為一種應用涂層的技術(shù)正變得越來越普遍。
熱交換器
換熱器會受到與其接觸的腐蝕性液體和氣體的腐蝕。具有良好耐腐蝕性和韌性的鎳合金等涂層的激光熔覆有助于避免熱交換器開裂，同時即使在高溫下也能提供更好的磨損保護。
液壓缸
液壓缸，例如采礦業(yè)中使用的液壓缸，需要涂層以減輕當?shù)卮髿庠斐傻母g。鍍鉻是過去使用的主要方法，但由于激光熔覆具有卓越的耐用性，因此越來越多地被激光熔覆所取代。有人估計，激光熔覆可以將這些產(chǎn)品的耐用性提高 100%。
硬鉻電鍍的替代品
硬鉻電鍍一直面臨歐盟的禁止措施，導致行業(yè)試圖尋求替代解決方案。過去，激光熔覆被視為一種解決方案，因為它被認為不夠快或無法提供足夠薄的涂層。然而，該技術(shù)的發(fā)展（特別是超高速激光應用）現(xiàn)在允許以更節(jié)能的方式以更薄的層進行更高速的沉積，這意味著激光熔覆可以為特定應用提供一種有效的硬鉻電鍍替代方案。
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