激光熔覆技术应用特点简介

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激光熔覆技术应用特点简介

来源: | 作者:辉锐集团 | 发布时间: 2021-06-11 | 529 次浏览 | 分享到:

激光熔覆是使用激光作为热源将金属（粉末/线材）沉积到另一种金属上的过程。它是传统焊接和热喷涂的替代品。激光熔覆，也称为激光金属沉积，是一种将一种材料添加到另一种材料的表面的技术。激光熔覆涉及将金属粉末或金属丝流送入熔池，当激光束扫描目标表面时，熔池产生熔池，沉积所选材料的涂层。激光熔覆技术使材料能够准确、有选择地沉积，并且将热量输入到下面的基板中。激光熔覆工艺可以改善零件表面的性能，包括更好的耐磨性，以及修复损坏或磨损的表面。在基材和层之间建立这种机械结合是最精确的焊接工艺之一。该技术类似于热喷涂，因为它具有能源来熔化施加到基材上的原料。它的不同之处在于它使用集中的激光束作为热源，并熔化要施加原料的基材。这导致冶金结合具有优于热喷涂的结合强度。此外，所得涂层是 100% 致密的，没有空隙或孔隙。

激光熔覆的工作：
基本系统由产生光束的激光器、引导和聚焦光束的一组光学器件、送粉器和零件机械手组成。的激光和光学留静止的，而部分是在关系到激光移动。激光熔覆系统是全自动的，可精确控制涂层（熔覆）过程。
激光熔覆工艺基础

典型激光功率	1 – 6 千瓦
典型的建立率	0.1 至 12 公斤
典型涂层厚度	0.2 至 4 毫米（或更多）
涂层材料	可焊粉末（金属、金属合金、碳化物混合物）

激光熔覆技术的主要特点
完美的冶金结合和完全致密的涂层，最小的热影响区和基材和填充材料之间的低稀释导致功能涂层的厚度降低，因此应用的层数更少，快速凝固速度产生精细、均匀的微观结构，提高了碳化物涂层的耐磨性，边缘几何形状可以用焊接沉积物进行涂层和构建，近净形焊缝堆积几乎不需要精加工，使用传统焊接工艺难以甚至不可能焊接的敏感材料（如富碳钢或镍基超级合金）的可焊性得到扩展，由于小的热影响区可最大限度地减少部件应力，因此通常无需进行焊后热处理，由于是数控焊接工艺，因此具有出色的工艺稳定性和再现性。

材料
可以使用多种金属进行激光熔覆，包括：
铝合金（Al-(Mg)-Si）
钴合金（Co、C、Cr、W）
铜合金
镍自熔合金 (Ni-Cr-B-Si)
不锈钢（Fe、Cr、Ni）
超级合金（Ni、Co、Mo、Cr、Si）
钛合金4
工具钢（Fe、C、Cr、V）
MMC 包括碳化物（WC、TiC、CBN）
纳米添加剂合金（氧化物弥散强化合金）
这种广泛的材料意味着激光熔覆可用于多种工业应用，包括快速制造、零件修复和表面增强。例如，MMC 中的碳化钨等材料具有耐用性，使其成为需要卓越耐磨性的涂层应用的理想选择。

激光熔覆技术的优势：
激光熔覆工艺的优势之一是来自激光器的能量束集中。它可以聚焦和集中到一个非常小的区域，并保持基板的热影响区非常浅。这最大限度地减少了开裂、扭曲或改变基材冶金的机会。此外，较低的总热量最大限度地减少了涂层对来自基材的材料的稀释。一次通过碳化物的涂层厚度可以达到 0.125 英寸（3.1 毫米），并且可以使用其他材料和多次通过达到任何厚度。因为原料是粉末，所以有多种材料可供选择，包括纯金属、合金或碳化物。进一步开发 Inconel 和 Stellite 合金，用于各种油田应用。

激光熔覆技术的应用：
通过异种金属沉积优化零件设计
修复和修复的理想选择
材料研发
耐磨性和疲劳寿命改善
切割工具
激光熔覆材料可用作层以保护锯片、反锯片、圆盘耙和其他切割工具免受磨损和腐蚀，同时提供卓越的切割特性。该工艺没有变形意味着这些工具可以保持笔直，同时可以实现不同的涂层厚度以满足要求。这些涂层工具可以在整个行业中找到应用，包括建筑和农业。
钻具
高性能钻井工具用于一系列行业，包括石油和天然气、采矿和地热。这些工具需要磨损保护，以承受它们所承受的应力并达到其所需的使用寿命。由于该工艺提供的材料性能，激光熔覆作为一种应用涂层的技术正变得越来越普遍。
热交换器
换热器会受到与其接触的腐蚀性液体和气体的腐蚀。具有良好耐腐蚀性和韧性的镍合金等涂层的激光熔覆有助于避免热交换器开裂，同时即使在高温下也能提供更好的磨损保护。
液压缸
液压缸，例如采矿业中使用的液压缸，需要涂层以减轻当地大气造成的腐蚀。镀铬是过去使用的主要方法，但由于激光熔覆具有卓越的耐用性，因此越来越多地被激光熔覆所取代。有人估计，激光熔覆可以将这些产品的耐用性提高 100%。
硬铬电镀的替代品
硬铬电镀一直面临欧盟的禁止措施，导致行业试图寻求替代解决方案。过去，激光熔覆被视为一种解决方案，因为它被认为不够快或无法提供足够薄的涂层。然而，该技术的发展（特别是超高速激光应用）现在允许以更节能的方式以更薄的层进行更高速的沉积，这意味着激光熔覆可以为特定应用提供一种有效的硬铬电镀替代方案。

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