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镀铬技术环保严,超高速激光熔覆技术来解忧! 2020-02-25

近年来在国家节能环保政策和技术转型升级的指导下,在传统镀铬技术上不断进行新技术和新工艺的研发,并从根本上提升制造过程的环保水平,实现智能制造、绿色制造。超高速技术作为先进环保的再制造加工技术应运而生,为此带来新的出路。

超高速熔覆的六大优势:

1效率高

传统熔覆过程中熔覆线速度一般为600-1000mm/min,熔覆效率一般为0.15㎡/h,而高速熔覆线速度可达20-150m/min,熔覆效率可达0.5-2㎡/h,整体加工效率为常规熔覆的3-5倍。

镀铬技术环保严,超高速激光熔覆技术来解忧!

2机加工成本低

传统熔覆制备所得涂层后续机加工的步骤包括粗车及精磨两步,而高速熔覆所制备的涂层机加余量较少,表面光亮,只需进行精磨即可,这在一定程度上极大的节约了成本(材料费用、机加费用、时间成本)。

图1 传统熔覆(右)与高速熔覆(左)搭接率形式对比

图1 传统熔覆(右)与高速熔覆(左)搭接率形式对比

3涂层致密、平整

高速熔覆单层厚度可达0.15mm,同时通过调整工艺参数涂层厚度在0.15-0.5mm(单层)可调。涂层厚度主要与熔覆速度及送粉量等工艺参数有关,涂层截面形貌如图2所示。

图2 涂层截面形貌

图2 涂层截面形貌

图3 fe、ni、co基涂层传统熔覆与高速熔覆宏观形貌对比

图3 fe、ni、co基涂层传统熔覆与高速熔覆宏观形貌对比

4热输入小

高速熔覆对工件的热输入小,工件热变形小,可用于加工薄壁件、小型件。传统熔覆过程中,大部分激光能量集中作用在基材及已熔覆层上,此时由于热膨胀不匹配性等材料物理性能的作用,易在涂层内部造成应力集中,对于部分硬度较高的涂层,极易在熔覆过程中发生开裂现象。而在超高速熔覆过程中,80%的激光能量作用于粉末中,故而基材的形变涂层内部残余应力较少涂层不易开裂。

5冶金结合

超高速熔覆可实现基体与合金层冶金结合,如图蓝色mo曲线所示,mo形成冶金扩散。通过拉断试验与600吨压机结果显示均无分层及剥落。

图4 高速熔覆涂层元素线扫描曲线图(图片出自天津某单位)

图4 高速熔覆涂层元素线扫描曲线图(图片出自天津某单位)

稀释率较大,基材中大量元素向上扩散,从而影响涂层整体性能(硬度、耐蚀性)的问题一直是的一大难点,例如45#钢表面制备高硬度涂层时,易出现涂层硬度降低的现象。而这些问题在高速熔覆中就不再会发生,这是因为高速熔覆的稀释率远远低于传统熔覆,大量的能量集中于粉末上,基材内部的元素没有足够的热驱动力向涂层内部扩散,如图5所示。

图5 传统熔覆与高速熔覆涂层稀释率大小对比图

图5 传统熔覆与高速熔覆涂层稀释率大小对比图

6应用广泛

激光功率密度大,可熔覆高熔点粉末材料,也可实现铜、铝、钛等有色金属材料的表面强化。

激光熔覆主要应用于对材料的表面改性(轧辊、齿轮)、对产品的表面修复(转子、齿轮)和原型制造三个方面。通过持续的技术优化,该技术可广泛应用于煤炭、冶金、海洋平台、造纸、民用家电、汽车、船舶、石油、航空航天行业。




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