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行业应用丨激光熔覆技术在煤机行业应用
来源: | 作者:辉锐集团 | 发布时间: 2021-08-06 | 1032 次浏览 | 分享到:

激光熔覆技术优势对比




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。该技术核心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,不仅有效控制了电镀的污染问题,还大大节省了生产成本,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,由于激光束极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,从而显著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,大大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。





熔覆与电镀价格对比



经研究加工批量化轴类零件成本表明,使用传统镀铬工艺服务做电镀厚度0.10mm的价格与辉锐用超高速激光熔覆工艺服务熔覆0.5mm厚度的价格基本相当,随着国家及地方环保政策的进一步落地及强硬实施,以上电镀成本均有较大幅度的上调,使得熔覆价格与电镀价格越来越接近。另外,鉴于熔覆功能层的使用寿命周期远高于电镀涂层的使用寿命周期,对于煤机最终用户来说,采用新技术的产品比采用传统技术的产品更能节省运营成本,亦即未来市场会主动倾向于激光熔覆技术的大面积推广以替代传统电镀工艺。





高速熔覆设备



针对煤机液压立柱批量生产的需求,提高设备使用效率和性价比,辉锐在二代超高速设备基础上研发了的专用激光超高速熔覆的系列设备。采用坚实铸造床身和成熟的多轴数控系统,操作简便,经济实用。

图1 超高速熔覆设备UHS-iCoating® C636,回转直径600mm,加工行程3m

图2 车削复合超高速熔覆设备UHS-iCoating® H658A,回转直径800mm,加工行程4.5m


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煤机行业应用案例




液压立柱修复

高速激光熔覆设备进行液压立柱激光熔覆,其图片及效果如下图。由于超高速激光熔覆的涂层表面光洁度较高,熔覆后的表面直接精磨掉0.05mm即可见光,达到Ra0.4。


图3 立柱修复图


立柱整体熔覆采用线形光斑,熔覆效率高,熔覆效果好,表面平整。机器采用直线程序,螺旋形熔覆。熔覆完成之后立柱表面无明显缺陷,熔覆厚度达到原始尺寸并留有加工余量。

图4 线形光斑熔覆效果


链轮修复

经过不同熔覆修复方案的尝试及修改,最终针对链窝工作面失效修复问题,采用逆向建模—激光立体成型修复严重部位,示教熔覆强化整体工作面,两种方式结合,灵活使用。相对传统堆焊+表面淬火方式,可以有效节省工序,且修复层冶金结合良好、无缺陷。


图5  链轮熔覆效果


  

图6 横截面与纵截面微观金相


煤机刮板与截齿修复

刮板机槽板表面原始硬度约HRC40,单个槽板熔覆尺寸1650mm*100mm。采用辉锐移动设备四点式喷嘴熔覆Fe-S03粉末,熔覆厚度约4mm,熔覆层硬度达到HRC48。


图7 刮板槽板修复


采煤机钻头截齿待修复区域原氏硬度约HRC50,用移动设备四点式喷嘴熔覆,熔覆效果如下图所示。熔覆层硬度经测试达到HRC55。设计相应的工件固定定位工装,免除示教过程,操作人员只需进行简单的工件上下料,提高生产效率,实行批量化修复。

图8  熔覆前后对比图

各种轴类件修复

激光熔覆可对各类电机转子轴、减速机传动轴、轴颈磨损部位进行增材修复,不仅恢复尺寸,还可采用更高性能材料,提高零件耐磨性能延长使用寿命。                 

 

图9 对煤矿装备的各种轴类件进行激光熔覆修复


内件修复

辉锐针对管件内壁修复率先自主研发了高速内径激光熔覆设备,可以修复最小直径为120MM的管道,修复深度可达2米。该设备解决了传统激光熔覆设备修复管道内壁受限和修复结构复杂零件激光头受限问题。

图10 内孔激光修复



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