激光表面处理技术包括激光表面合金、激光喷丸、激光熔覆(LC)、激光重熔等。值得一提的是,LC是一种新型的表面强化和修复技术。在激光照射下,熔覆粉末在基板表面快速熔化和固化。由于温度梯度较大,它将在基材表面形成细粒度和韧性涂层。与其他表面强化技术相比,它具有以下优点:(1)涂层能与基体形成良好的冶金结合,稀释率和热影响区小;(2)由于温度梯度较大,可以形成精细的微观结构;(3) LC具有环保、简单、灵活和节省材料的优点。本文从液晶、覆层材料体系和液晶应用三个方面综述了液晶的发展现状、存在的问题和未来的发展趋势。激光熔覆工艺和设备的优化。船舶激光熔覆提升硬度
表面改性技术是用机械、物理、化学等方法,改变材料表面的形貌、化学成分、相组织、微观组织、缺陷状态或应力状态,使材料表面获得与其基体材料不同的组织结构和性能。如:渗碳(或渗氮)、喷砂、激光处理、离子注入、热喷涂、堆焊等、电镀、阳极氧化、化学的气相沉积、物理的气相沉积等。激光表面改性技术则是运用高能激光束对工件表面进行改变性能的技术,可大幅度的提高材料或零部件的性能和寿命。激光熔覆(Laser Cladding),亦称激光包覆或激光熔敷,是一种新的表面改性技术。基本原理是通过高能密度的激光束使金属粉末熔融于基材表面,并在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。风电激光熔覆增减材激光熔覆在电力机械行业的应用。
目前,国内替代电镀技术的解决方案主要为激光再加工技术,该技术逐渐成为新的行业发展方向。该技术在于利用激光熔覆技术代替电镀硬铬,用激光淬火替代高频淬火、中频淬火,同时利用激光技术进行渗氮表面处理,不只有效控制了电镀的污染问题,还节省了生产成本,整个修复过程不受作业环境的影响。其中,激光熔覆技术采用激光在零件基体表面涂覆高性能金属材料,由于激光束较高的能量致使熔覆材料和母材同时熔化,快速冷却后形成完美的冶金结合涂层,从而改善零件表面的耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等特性。相对于传统镀铬工艺,激光熔覆是一种绿色制造工艺,在生产工艺上更为简单、能耗更低,生产过程中不产生废水、废气等污染物,节约了处理废弃物的成本,另外,激光熔覆材料与基材的结合是冶金结合,不会出现涂层剥落、分层等现象。涂层硬度、韧性、耐腐性等性能均优于传统的镀铬工艺。
采用响应面法获得了孔隙率较小的激光功率、扫描速度和送粉速率等工艺参数。通过在基板下方放置预热至300°C的绝缘层,可以有效消除裂纹。然而,在合适的工艺参数下,熔覆层中仍然存在少量气孔。因此,通过优化LC设备有望进一步减少气孔缺陷。建立工艺参数与熔覆层熔化高度、熔透深度和稀释率之间的经验公式,可以减少优化实验的次数,显著提高熔覆质量和效率。Bax等人提出了一种基于Inconel 718单包层的LC工艺参数图的系统评估方法。不止得到了激光功率、扫描速度、送粉速率与熔覆层宽度、高度、面积之间的半经验关系,而且建立了工艺参数与粉末利用率之间的工艺参数图。但是,它只适用于单轨,因此应进一步加强对多轨的研究。Reddy等人通过LC非晶态Fe-Cr-B合金的单轨优化实验,建立了粉末沉积效率、稀释度、孔隙率和工艺参数之间的模型,并通过实验进行了验证。对激光熔覆的技术研究。
目前,红外激光器虽可用于铜的深熔焊,但技术上仍有较多不足,因为铜对红外激光的吸收率低,需要相当高的能量输入来熔化和穿透材料,所以工艺过程和结果都不理想。到目前为止,在所有使用红外激光进行铜深熔焊的实验中,都观察到了极其不稳定的熔池,这会导致气孔和飞溅的产生,造成质量不合格的焊缝或者熔覆层。 在焊接/熔覆过程中,具有高吸收率的蓝光激光首先被用于熔化工件表面/粉末,中心的红外激光则用于打开小孔,实现深熔焊及更高更大的熔池。为了使熔池平稳并稳定整个焊接过程,小孔形成后,蓝光激光依旧保持开启。实验中所使用的红外激光功率为1kW到5kW,仍低于基于纯红外激光的铜焊接所使用的功率。试验证明,复合激光熔覆的效率相当于2-3倍的纯蓝光熔覆效率。激光熔覆的工艺原理。风电激光熔覆增减材
激光熔覆如何改变产品表面性能。船舶激光熔覆提升硬度
随着现代科学技术和工业的不断发展,对零部件作业的环境也越来越趋于复杂化,对外表功能的要求也越来越高,因而零件作废率增多。通常由于外表失效而作废的零件有:转子叶片、辊轴类零件、齿轮类零件、接头类零件等。 在零部件整体功能满意工况的条件下只是外表损害的零部件都是可以修正。如果能对因误加工或执役损害而致使作废的零件进行修正,不止可以拯救巨大的经济和时刻丢失,还可以提高资源的利用率,符合我国可持续发展的战略。 船舶激光熔覆提升硬度
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