在船舶、石油、采礦等制造業(yè)中,需要使用大量的管道,這些管道在使用過程中內(nèi)壁會受到不同程度的磨損而影響其使用性能和壽命,因此增加管道內(nèi)壁耐磨性、耐腐蝕性等性能是解決這一問題的關鍵。
激光熔覆技術作為一種材料表面改性的新技術,是指以不同的填料方式在被涂覆基體表面放置選擇的涂層材料,經(jīng)激光輻照使之和基體表面層同時熔化,并快速凝固后形成稀釋層基底并與基體材料成冶金結合的表面涂層,從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等的工藝方法。其主要特征如下:(1)超快的熔凝速度(103~106℃/s),因此其加工效率非常高,加工速度很快;(2)熔覆層與基體之間形成良好的冶金結合,熔覆層組織致密,熱影響區(qū)小且稀釋率低;(3)熔覆材料選擇多樣性,可根據(jù)不同的工程需求設計不同的合金比例,以便于有效控制熔覆過程中熔覆層的組織與性能;(4)激光熔覆屬于精細加工方法,可用于實現(xiàn)微小區(qū)域的局部加工,并且加工過程中與零件無直接接觸,不會對部件造成接觸損傷,便于實現(xiàn)加工過程的自動化控制。該技術已初步地用于管道的熔覆。
現(xiàn)階段激光熔覆技術只能熔覆大直徑的管道,而對于中小直徑的管道,主要是由于熔覆受到空間的限制,激光頭難以進入管道中,實現(xiàn)過程復雜,耗費較大,而且常規(guī)的激光熔覆加工頭激光在相對較遠的位置才開始聚焦,加工效率低且很容易損壞保護鏡,難以實現(xiàn)良好的加工質量。
一些高承載零件內(nèi)壁對表面熔覆、修復的應用需求持續(xù)增加,希望具有卓越的耐磨、耐沖刷、耐腐蝕性能等,如軸承、模具、氣缸、油缸、擠壓筒、閥門等。隨著產(chǎn)品服役性能、結構復雜度的提高,工業(yè)界對內(nèi)壁激光熔覆、修復技術的適用極限尺度、多功能性與高質高效性提出了越來越高的應用需求。
不同于外壁激光熔覆,內(nèi)壁激光熔覆加工頭中激光束、粉末、冷卻水都需在有限空間通過長距離傳輸?shù)竭_光學頭的頂端,為適應更小、更長內(nèi)徑零件的加工,內(nèi)壁激光熔覆加工頭要求具有高集成、高精度、高剛性的特性。
內(nèi)壁激光熔覆光學系統(tǒng),也稱為ICO(Inner Cladding Optics),是內(nèi)壁激光熔覆系統(tǒng)的核心部件, ACunity與Fraunhofer ILT的孵化企業(yè)IXUN GmbH建立聯(lián)合實驗室與制造工廠,針對工業(yè)界不同的應用需求,開發(fā)了系列型號內(nèi)壁激光熔覆光學系統(tǒng),對光路設計、輕量化結構剛性、水冷效果、粉末匯聚性能、集成度等持續(xù)優(yōu)化升級,在最大延伸長度、最小適用內(nèi)徑范圍不斷挑戰(zhàn)極限,可滿足工業(yè)界大部分規(guī)格尺寸零件的內(nèi)孔、內(nèi)腔的激光加工需求。模塊化的系統(tǒng)設計與多系列的內(nèi)壁光學系統(tǒng)可滿足內(nèi)壁激光熔覆、激光修復、激光焊接、激光硬化等不同加工需求,一切外壁激光熔覆適用的材料均可應用。
亞琛聯(lián)合科技的內(nèi)壁激光加工系統(tǒng)在設計上充分考慮了應用便捷性,系統(tǒng)采用模塊化設計,機床、機器人不同運動形式,配備不同規(guī)格的內(nèi)壁光學系統(tǒng),也可實現(xiàn)內(nèi)、外壁激光熔覆的一體化集成。同時,針對不同產(chǎn)品特征、工藝需求,開發(fā)了內(nèi)壁激光熔覆、修復、硬化等不同方法的配套工藝規(guī)范。
技術優(yōu)勢:
? 高集成度高穩(wěn)定性:粉路、氣路、水路、光路均集成于管內(nèi)
? 適用最小管件內(nèi)徑:Ф33mm
? 最大延伸長度:單側3mm
? 適用盲孔加工:粉末流、光束45°斜向入射設計
? 多功能快速切換:更換前端噴嘴,可完成熔覆、增材、焊接、淬火等多種工藝
? 適用多種材料:可制備鉄基、鎳基、鈷基、銅基、復合材料等多種合金涂層
? 過程在線監(jiān)測:可實現(xiàn)加工區(qū)圖像、溫度的實時監(jiān)測,管內(nèi)激光快速尋位與對中
ACunity內(nèi)壁激光熔覆技術參數(shù)
超長內(nèi)壁激光熔覆頭
ACunity內(nèi)壁激光熔覆系統(tǒng)
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