激光熔覆亦稱激光包覆或激光熔敷,是一種新的表面改性技術(shù)。它通過在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法,在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。
與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比,激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點,因此激光熔覆技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。
從當前激光熔覆的應(yīng)用情況來看,其主要應(yīng)用于三個方面:一,對材料的表面改性,如燃汽輪機葉片,軋輥,齒輪等;二,對產(chǎn)品的表面修復,如轉(zhuǎn)子,模具等。有關(guān)資料表明,修復后的部件強度可達到原強度的90%以上,其修復費用不到重置價格的1/5,更重要的是縮短了維修時間,解決了大型企業(yè)重大成套設(shè)備連續(xù)可靠運行所必須解決的轉(zhuǎn)動部件快速搶修難題。三,快速原型制造。利用金屬粉末的逐層燒結(jié)疊加,快速制造出模型。
圖1 激光熔覆法修復行星架軸頸
風電零部件是大型風力發(fā)電機的關(guān)鍵部件。包括:輪轂,底座,齒輪箱體,行星架,機艙,電機殼,,風電法蘭,力矩支撐等。
風電零件如主軸、轉(zhuǎn)架等在維修過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)拉毛或磨損嚴重,如不進行維修無法繼續(xù)使用,在采用激光熔覆法修復之前,多數(shù)零件都按報廢處理。采用該項特種修復技術(shù)后,可以大大提高了零件的二次利用率,減少了維修成本,并縮短了齒輪箱維修周期。
激光熔覆法修復零件工藝過程簡單、可靠,零件修復工藝如下:
1、對零件修復位置進行疲勞層去除,一般需進行局部打磨或車削,此過程對零件表面粗糙度無特殊要求;
2、根據(jù)零件材料特性進行預熱處理,防止出現(xiàn)裂紋等缺陷;
3、對預熱后的零件進行激光熔覆,一般可熔覆3~4mm,如果對修復位置硬度要求較高,熔覆厚度可能會相對降低,因為熔覆層越厚、硬度越高,在不經(jīng)過熱處理的情況下,大面積熔覆容易出現(xiàn)裂紋等缺陷。熔覆后的零件如圖2所示。
4、熔覆后進行去應(yīng)力退火以及著色探傷,保證零件經(jīng)過激光熔覆后無缺陷。
5、對熔覆層進行機加工,達到圖紙尺寸要求。
圖2 激光熔覆后的行星架軸頸
該技術(shù)除了應(yīng)用于各種零件和模具的修復外,還可廣泛應(yīng)用于耐磨、耐蝕復合鋼板的快速制造,耐磨零件的表面改性,各種失效零件的修復以及高性能復合零件、模具的快速制造等。其市場潛力巨大、經(jīng)濟效益非??捎^,具有非常廣泛的應(yīng)用推廣前景。
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