设为首页  |  收藏本站   |   English  |
关闭
在线咨询
在线咨询
在线咨询
在线咨询
新闻中心
平台新闻
行业动态
视频新闻
图片新闻
通知公告
全文搜索
推荐产品蝶阀进气阀电气阀截止阀叶片泵压力传感器
 
      首页  > 新闻中心  > 行业动态

激光熔覆技术的研究现状

激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷,是一种新的表面改性技术。其工作原理是先通过一个喷嘴将粉末材料或添加材料涂覆到基材表面,然后在激光束的扫描下,这些材料在基材表面发生烧结或熔化,在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层的过程。 
      1.激光熔覆技术的应用
      该工艺能够显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比,激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点,因此激光熔覆技术应用前景十分广阔,从当前的应用情况来看,主要有两个方面:一,对材料的表面改性,如燃汽轮机叶片,轧辊,齿轮等;二,对产品的表面修复,如转子,模具等。有关资料表明,修复后的部件强度可达到原强度的90%以上,其修复费用不到重置价格的1/5,更重要的是缩短了维修时间,解决了大型企业重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢修难题。另外,对关键部件表面通过激光熔覆超耐磨抗蚀合金,可以在零部件表面不变形的情况下大大提高零部件的使用寿命;对模具表面进行激光熔覆处理,不仅提高模具强度,还可以降低2/3的制造成本,缩短4/5的制造周期。 
      2.激光熔覆技术的设备及工艺特点
     目前应用于激光熔覆的激光器主要有输出功率为1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。对于连续CO2激光熔覆,国内外学者已做了大量研究。近年来高功率YAG激光器的研制发展迅速,主要用于有色合金表面改性。据文献报道,采用CO2激光进行铝合金激光熔覆,铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形,甚至塌陷。YAG激光器输出波长为1.06μm,较CO2激光波长小1个数量级,因而更适合此类金属的激光熔覆。 
      激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类:粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似,同步送粉法具有易实现自动化控制,激光能量吸收率高,无内部气孔,尤其熔覆金属陶瓷,可以显著提高熔覆层的抗开裂性能,使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。 
      3.激光熔覆技术存在的问题 
      评价激光熔覆层质量的优劣,主要从两个方面来考虑。一是宏观上,考察熔覆道形状、表面不平度、裂纹、气孔及稀释率等;二是微观上,考察是否形成良好的组织,能否提供所要求的性能。此外,还应测定表面熔覆层化学元素的种类和分布,注意分析过渡层的情况是否为冶金结合,必要时要进行质量寿命检测。 
      目前研究工作的重点是熔覆设备的研制与开发、熔池动力学、合金成分的设计、裂纹的形成、扩展和控制方法、以及熔覆层与基体之间的结合力等。目前激光熔敷技术进一步应用面临的主要问题是:①激光熔覆技术在国内尚未完全实现产业化的主要原因是熔覆层质量的不稳定性。激光熔覆过程中,加热和冷却的速度极快,最高速度可达1012℃/s。由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异,可能在熔覆层中产生多种缺陷,主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度。 ②激光熔敷过程的检测和实施自动化控制。③激光熔覆层的开裂敏感性,仍然是困扰国内外研究者的一个难题,也是工程应用及产业化的障碍。目前虽然已经对裂纹的形成进行了研究,但控制方法方面还不成熟。 
      4.激光熔覆技术的发展现状与前景展望 
      进入20世纪80年代以来,激光熔敷技术得到了迅速的发展,目前已成为国内外激光表面改性研究的热点。激光熔敷技术具有很大的技术经济效益,广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海与航天和石油化工等领域。目前已成功开展了在不锈 钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、铜合金、钛合金、铝合金及特殊合金表面钴基、镍基、铁基等自熔合金粉末及陶瓷相的激光熔覆。激光熔覆铁基合金粉末适用于要求局部耐磨而且容易变形的零件。镍基合金粉末适用于要求局部耐磨、耐热腐蚀及抗热疲劳的构件。钴基合金粉末适用于要求耐磨、耐蚀及抗热疲劳的零件。陶瓷涂层在高温下有较高的强度,热稳定性好,化学稳定性高,适用于要求耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化性的零件。在滑动磨损、冲击磨损和磨粒磨损严重的条件下,纯的镍基、钴基和铁基合金粉末已经满足不了使用工况的要求,因此在合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层已经成为国内外学者研究的热点,目前已经进行了钢、钛合金及铝合金表面激光熔覆多种陶瓷或金属陶瓷涂层的研究。
      今后的发展前景主要有以下几个方面:(1)激光熔覆的基础理论研究。(2)熔覆材料的设计与开发。(3)激光熔覆设备的改进与研制。(4)理论模型的建立。(5)激光熔覆的快速成型技术。(6)熔覆过程控制的自动化。