Information dynamic
資訊動態(tài)
/
資訊動態(tài)
適用激光熔覆的工藝材料
來源:
|
作者:輝銳集團
|
發(fā)布時間: 2021-06-22
|
544 次瀏覽
|
?? 點擊朗讀正文
??
?
|
分享到:
有多種熔覆技術，其中一些不涉及激光。在任何情況下，某種金屬層都會沉積在不同種類的賤金屬上。激光輔助熔覆工藝使用以激光束形式提供的激光的吸收，作為所需的熱源，例如代替氣體火焰或電弧。激光熔覆的主要應用是使機床表面更能抵抗磨損、腐蝕或溫度沖擊。許多行業(yè)都會遇到此類挑戰(zhàn)，例如，當機器部件暴露于強力、熱的腐蝕性廢氣、海水或磨蝕性物質時。激光應用的覆層通常會提供巨大的優(yōu)勢，特別是在使用壽命或修復可能性方面。激光熔覆可以在零件的原始制造過程中應用，也可以在以后的翻新或維修環(huán)境中應用。修理對象的例子是渦輪葉片、齒輪和切割工具。覆層可應用于大面積或僅應用于孤立的關鍵區(qū)域。與激光合金化等其他方法相比，熔覆工藝只涉及適度加熱且不熔化基體表面，因此在界面處沒有實質性的材料混合——僅形成足夠強的冶金結合。由于材料已經在相對較高的溫度下變得完全固態(tài)，因此在快速冷卻的情況下，大量機械應力可能會“凍結”到微觀結構中，但可能會通過退火工藝降低冷卻速度。激光熔覆也稱為堆焊 。與其他激光焊接方法相比，其目的不是連接不同的固體部件，而是由以不同形式應用的材料（例如粉末或金屬絲）形成熔覆。通常，覆層的厚度與基部的厚度相比較小。由于添加了某種層，因此激光熔覆屬于激光增材制造的方法。
激光熔覆工藝
一個典型的過程包括激光加工頭在表面上緩慢移動，同時將包覆材料供應到光束焦點區(qū)域。 吸收激光會使材料熔化，但當激光束移開時，它會迅速凝固，與基材形成牢固的接頭。包覆材料通常以熱線（電阻加熱）或冷線的形式提供，或者以粉末流的形式提供，由工藝氣體傳輸。有時，材料進料完全集成到激光加工頭中（同軸進料），而在其他情況下，它從側面連接到加工頭（橫向進料）。在某些情況下，除了包層材料之外，還應用工藝氣體。它可以保護所涉及的金屬（尤其是包層金屬）免受氧化，從而提高結果的質量。雖然在許多情況下所述類型的單個包層工藝就足夠了，但可以在后續(xù)步驟中逐層構建更厚的包層。在某些情況下，會采用額外的激光銑削來獲得更好的最終頂面質量。需要優(yōu)化激光功率、光斑大小和形狀、移動速度和提供的包覆材料數量等工藝參數，以使用給定的材料組合獲得最佳結果。自動激光熔覆機可以自動控制這些參數，也可能調整參數以適應不同的運動速度。用于過程監(jiān)控的附加設施也可用于自動化過程。
常用的包覆材料是鎳、鈷或鈦的鐵合金，可沉積在鐵或鋼上，或有時沉積在鋁或鈦合金等其他賤金屬上。包覆合金的熔點通常比基體金屬低得多，因此它們可以在不熔化基體的情況下熔化。
除了材料成分之外，制造的包層的微觀細節(jié)會對包層獲得的冶金性能產生重要影響，包括其耐磨性或溫度變化引起的應力。這樣的屬性又可以取決于過程細節(jié)。
使用過的激光器
不同類型的激光器可用于熔覆工藝：CO 2激光器、固態(tài)激光器以及直接二極管激光器。后者由于其高插墻效率而變得非常流行。
激光器的連續(xù)波操作通常是合適的，并且所需的光強度適中，例如與激光切割所需的光強度相比。在足夠的激光功率下，激光光斑尺寸可以相對較大以提高加工速度?？梢允褂幂^長方向垂直于移動方向的橢圓光束焦點，特別是對于高功率操作。
類似方法
關于結果的類似方法是激光電鍍，但這里的沉積層厚度通常要小得多，而且工藝細節(jié)也可能大不相同。還有激光鍍膜技術；與激光熔覆的不同之處在于更廣泛的材料選擇和更小的涂層厚度。激光輔助材料沉積的另一種方法是脈沖激光沉積。在這里，激光束不直接與工件相互作用。相反，脈沖紫外線光束擊中某些目標材料，然后將材料從目標材料濺射到要涂層的基板上。整個過程在真空室中完成，可能使用一些低壓工藝氣體。使用范圍廣泛的目標材料，包括氧化物、亞硝酸鹽、碳化物、陶瓷、金屬甚至聚合物。
激光熔覆工藝
一個典型的過程包括激光加工頭在表面上緩慢移動，同時將包覆材料供應到光束焦點區(qū)域。 吸收激光會使材料熔化，但當激光束移開時，它會迅速凝固，與基材形成牢固的接頭。包覆材料通常以熱線（電阻加熱）或冷線的形式提供，或者以粉末流的形式提供，由工藝氣體傳輸。有時，材料進料完全集成到激光加工頭中（同軸進料），而在其他情況下，它從側面連接到加工頭（橫向進料）。在某些情況下，除了包層材料之外，還應用工藝氣體。它可以保護所涉及的金屬（尤其是包層金屬）免受氧化，從而提高結果的質量。雖然在許多情況下所述類型的單個包層工藝就足夠了，但可以在后續(xù)步驟中逐層構建更厚的包層。在某些情況下，會采用額外的激光銑削來獲得更好的最終頂面質量。需要優(yōu)化激光功率、光斑大小和形狀、移動速度和提供的包覆材料數量等工藝參數，以使用給定的材料組合獲得最佳結果。自動激光熔覆機可以自動控制這些參數，也可能調整參數以適應不同的運動速度。用于過程監(jiān)控的附加設施也可用于自動化過程。
常用的包覆材料是鎳、鈷或鈦的鐵合金，可沉積在鐵或鋼上，或有時沉積在鋁或鈦合金等其他賤金屬上。包覆合金的熔點通常比基體金屬低得多，因此它們可以在不熔化基體的情況下熔化。
除了材料成分之外，制造的包層的微觀細節(jié)會對包層獲得的冶金性能產生重要影響，包括其耐磨性或溫度變化引起的應力。這樣的屬性又可以取決于過程細節(jié)。
使用過的激光器
不同類型的激光器可用于熔覆工藝：CO 2激光器、固態(tài)激光器以及直接二極管激光器。后者由于其高插墻效率而變得非常流行。
激光器的連續(xù)波操作通常是合適的，并且所需的光強度適中，例如與激光切割所需的光強度相比。在足夠的激光功率下，激光光斑尺寸可以相對較大以提高加工速度?？梢允褂幂^長方向垂直于移動方向的橢圓光束焦點，特別是對于高功率操作。
類似方法
關于結果的類似方法是激光電鍍，但這里的沉積層厚度通常要小得多，而且工藝細節(jié)也可能大不相同。還有激光鍍膜技術；與激光熔覆的不同之處在于更廣泛的材料選擇和更小的涂層厚度。激光輔助材料沉積的另一種方法是脈沖激光沉積。在這里，激光束不直接與工件相互作用。相反，脈沖紫外線光束擊中某些目標材料，然后將材料從目標材料濺射到要涂層的基板上。整個過程在真空室中完成，可能使用一些低壓工藝氣體。使用范圍廣泛的目標材料，包括氧化物、亞硝酸鹽、碳化物、陶瓷、金屬甚至聚合物。
咨詢服務：025-8675 6108
售后服務：025-8675 6109
總部地址：南京市江寧區(qū)瑞鑫路1號智能
制造創(chuàng)新產業(yè)園
