近年來在國家節(jié)能環(huán)保政策和技術轉型升級的指導下，在傳統(tǒng)鍍鉻技術上不斷進行新技術和新工藝的研發(fā)，并從根本上提升制造過程的環(huán)保水平，實現(xiàn)智能制造、綠色制造。超高速激光熔覆技術作為先進環(huán)保的再制造加工技術應運而生，為此帶來新的出路。

我司總結了超高速熔覆以下六大優(yōu)勢：

1.效率高

傳統(tǒng)熔覆過程中熔覆線速度一般為600-1000mm/min，熔覆效率一般為0.15㎡/h，而高速熔覆線速度可達20-150m/min,熔覆效率可達0.5-2㎡/h，整體加工效率為常規(guī)熔覆的3-5倍。

2.機加工成本低

傳統(tǒng)熔覆制備所得涂層后續(xù)機加工的步驟包括粗車及精磨兩步，而高速熔覆所制備的涂層機加余量較少，表面光亮，只需進行精磨即可，這在一定程度上極大的節(jié)約了成本(材料費用、機加費用、時間成本)。

圖1 傳統(tǒng)熔覆（右）與高速熔覆（左）搭接率形式對比

3.涂層致密、平整

高速熔覆單層厚度可達0.15mm,同時通過調整工藝參數(shù)涂層厚度在0.15-0.5mm（單層）可調。涂層厚度主要與熔覆速度及送粉量等工藝參數(shù)有關，涂層截面形貌如圖2所示。

圖2 涂層截面形貌

 圖3 Fe、Ni、Co基涂層傳統(tǒng)熔覆與高速熔覆宏觀形貌對比

4.熱輸入小

高速熔覆對工件的熱輸入小，工件熱變形小，可用于加工薄壁件、小型件。傳統(tǒng)熔覆過程中，大部分激光能量集中作用在基材及已熔覆層上，此時由于熱膨脹不匹配性等材料物理性能的作用，易在涂層內部造成應力集中，對于部分硬度較高的涂層，極易在熔覆過程中發(fā)生開裂現(xiàn)象。而在超高速熔覆過程中，80%的激光能量作用于粉末中，故而基材的形變涂層內部殘余應力較少涂層不易開裂。

5.冶金結合

超高速熔覆可實現(xiàn)基體與合金層冶金結合，如圖藍色Mo曲線所示，Mo形成冶金擴散。通過拉斷試驗與600噸壓機結果顯示均無分層及剝落。

圖4 高速熔覆涂層元素線掃描曲線圖（圖片出自天津某單位）

稀釋率較大，基材中大量元素向上擴散，從而影響涂層整體性能(硬度、耐蝕性)的問題一直是激光熔覆的一大難點，例如45#鋼表面制備高硬度涂層時，易出現(xiàn)涂層硬度降低的現(xiàn)象。而這些問題在高速熔覆中就不再會發(fā)生，這是因為高速熔覆的稀釋率遠遠低于傳統(tǒng)熔覆，大量的能量集中于粉末上，基材內部的元素沒有足夠的熱驅動力向涂層內部擴散，如圖5所示。

圖5 傳統(tǒng)熔覆與高速熔覆涂層稀釋率大小對比圖

6.應用廣

激光功率密度大，可熔覆高熔點粉末材料，也可實現(xiàn)銅、鋁、鈦等有色金屬材料的表面強化。

激光熔覆主要應用于對材料的表面改性（軋輥、齒輪）、對產(chǎn)品的表面修復（轉子、齒輪）和原型制造三個方面。通過持續(xù)的技術優(yōu)化，該技術可廣泛應用于煤炭、冶金、海洋平臺、造紙、民用家電、汽車、船舶、石油行業(yè)。

中科煜宸應用案例1

該鋼輥為工作輥中的從動輥，材質為調制態(tài)45鋼，鋼輥之前表面強化工藝為電鍍硬鉻（約70HRC），電鍍層厚度0.08mm。原始電鍍層在實際使用過程中，易發(fā)生剝落等問題，因此選用新工藝解決該問題。

鋼輥熔覆面尺寸為Ф213mm×1555mm，面積為S=1.1m²。應用高速熔覆在該基材表面制備一層0.5mm厚的熔覆層，硬度達到60HRC，且時間僅為1.5h。

中科煜宸應用案例2

對于直徑較小的細直傳輸輥而言，在傳統(tǒng)熔覆過程中易發(fā)生變形等問題，因此選用高速熔覆在其表面制備一層高硬度涂層，其加工過程如圖所示。

超高速激光熔覆設備

中科煜宸自主研發(fā)的超高速激光熔覆裝備，配備全國產(chǎn)化的超高速熔覆專用送粉器、高可靠性送粉噴嘴等核心器件；超高速激光熔覆工藝技術通過了一系列的實驗及實際生產(chǎn)應用驗證，已能滿足穩(wěn)定的涂層制備工藝要求。

RC-HSLC-3000高速激光熔覆機床

工藝參數(shù)

◆熔覆速度：20-150m/min

◆熱影響區(qū)深度：HAZ≤10um

◆使用粉末粒徑：25-53um

◆激光光斑：0.6-1.5mm

◆涂層厚度：0.1-0.5mm

◆稀釋率：≤5%