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激光熔覆修复技术在汽轮发电机组上的应用 2021-07-02

一、修复(laser cladding)原理
   是材料表面改性技术的一种重要方法.它是利用高能激光束(104~106w/cm2)在金属表面辐照,通过迅速熔化、扩展和迅速凝固,冷却速度通常达到102~106℃/s,在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料,从而构成一种新的复合材料,以弥补机体所缺少的高性能,这种复合材料能充分发挥两者的优势,弥补相互之间的不足。适用于电力、航空、航天、兵器、核工业、汽车制造业中需要改善性能的零件。根据工件的工况要求,熔覆各种设计成分的金属或者非金属,制备耐热、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。


二、 激光熔覆修复的特点
  激光熔覆与工业中常用的堆焊、热喷涂和等离子喷焊等相比,激光熔覆有着下列优点:
  1.激光熔覆层与基体为致密冶金结合,结合强度不低于原本体材料的 90%。
       2.基体材料在激光加工过程中仅表面微熔,微熔层为0.05-0.1mm。基体热影响区极小,一般为0.1-0.2mm,在采取控温措施情况下(如间歇加工、主动冷却,控制基体温升不超过80℃),激光加工后无热变形。
      3.熔覆层与基体均无粗大的铸造组织,高达106℃/s的冷却速度使凝固组织细化,熔覆层及其界面组织致密,晶粒细小。在选用适当的粉末和工艺参数的情况下,无孔洞,无夹杂裂纹等缺陷。
  4.由于激光作用时间短(ns级),熔覆层稀释率低,基材的熔化量比较小,对熔覆层的冲淡率很低(常规为5%~8%),因此可在熔覆层比较薄的情况下,获得所要求的成分和性能,从而节约昂贵的覆层材料;
  5.激光熔覆层组织由底层、中间层以及面层组成的各具特点的梯度功能材料,底层具有与基体浸润性好、结合强度高等特点;中间层具有一定强度和硬度、抗裂性好等优点;面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀等性能,使修复后的设备在安全和使用性能上更加有保障。
  6.激光熔覆技术可控性好,易实现自动化控制,覆层质量稳定。
  

激光熔覆技术解决了振动焊、氩弧焊、喷涂、镀层等传统修理方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、基体材料结合强度难以保证的矛盾。


三、激光熔覆技术应用在汽机上的部分修复案例

应用案例1:某上汽300mw汽轮机轴颈修复项目

修复前状态描述:修复部位:轴颈直径为480mm,#4瓦轴颈处宽470mm磨损拉伤。要求修复恢复到原轴颈尺寸,与未损伤面比较,外圆偏差应在0-0.02mm之内,ra0.8.

修复后效果:

修复部位着色探伤:标准号jb4730一级,无裂纹,合格。

 技术要求:ra08  实测结果:ra0.3

熔覆层结合强度:不低于基体结合强度90%

 
激光熔覆技术应用在汽机上的部分修复案例

激光熔覆技术应用在汽机上的部分修复案例

激光熔覆技术应用在汽机上的部分修复案例


此次修复在规定工期内保质保量的完成了修复工作,满足了客户的需求。


应用案例2:某上汽300mw发电机轴颈修复项目

修复前状态描述:修复部位:轴面腐蚀,磨损产生数条沟槽

(深1mm),失圆0.07mm。

修复后效果:加工后直径(mm)要求:恢复到原轴颈要求,外圆偏差0.01mm,各项跳动值(mm)合格;粗糙度达到要求,合格;

无损检测:修复部位着色探伤,标准号:jb4730一级,无裂纹夹杂,合格

激光熔覆技术应用在汽机上的部分修复案例

激光熔覆技术应用在汽机上的部分修复案例

激光熔覆技术应用在汽机上的部分修复案例

汽轮机、发电机轴颈磨损激光熔覆技术已在多个电站修复中得到多次成功验证,修复后在转子整个运行周期状态良好。




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