河北沧州高速激光熔覆设备技术

激光熔覆在模具领域应用工艺

　　激光熔覆技术在模具领域应用的基本工艺流程为：模具表面检查及维修方案确认→模具表面油污清理→根据硬度要求选择合理的涂层及加工参数→熔覆加工→模具加工后表面修复并在交货前进行检验。各工序的步骤及注意事项为：

　　1、模具表面检查及保养计划确认

　　检查模具是否有裂纹、拉伤、凹坑，加工位置是否为平面或R角。根据不同问题确定修复方案，对需要处理的地方进行适当打磨。

　　2、模具表面油污的清理

　　用清洗液清洗，去除水垢、油渍、油脂和油漆等，提高表面熔覆效果。

　　3、根据硬度要求选择合理的涂层和加工参数

　　根据维护计划和客户要求选择合适的功率、焦距、光斑和镀膜(例如铸铁使用铁机粉)。

　　4、包覆加工

　　涂料通过设备均匀铺展，激光器发射激光束，激光束经内部透镜折射作用于加工表面，使涂料层与基材表面形成完整的冶金结合。

　　5、处理后模具表面修复

　　钳工对熔覆表面进行研磨、抛光，确保模具间隙和表面粗糙度符合要求。

　　6、交货前检验

　　检查处理后的硬度和表面粗糙度是否满足客户的要求，如果不符合要求，重做。

九十年代初，激光再制造技术出现成为科研的热门，大部分都专注于它的研究。随着再制造理念逐渐被社会接受和技术的不断长进，我国再制造工业己取得较大的成就，工业规划不断扩大，覆盖行业层面更为广阔，智能程度越来越高，成为近年来激光加工技术的一个新亮点。

　　现在，我国已进入汽车、工程机械和车床作废置换的高峰期，再制造工业开展面临可贵机会，潜力非常大。激光再制造技术已根本成熟，这样就是一个激光再制造的智能商场正扑面而来。

　　激光再制造技术是近年来新式的一种技术方式，他以激光熔覆、激光淬火、激光表面合金化技术为主，依据修复零部件的受损使其达到受损前或比受损前更好的功能。

　　激光熔覆为激光再制造技术。激光熔覆运用高能激光束作为热源，通过金属及焊材的迅速熔化、扩展和冷却，构成一种具有特别功用的表层，这种表层一般具有耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等功用，激光熔覆的优势在于熔覆层与基体是冶金结合，基体热影响区极小，加工和热变形小，对孔洞、搀杂、裂纹等缺陷控制较好。







　　激光淬火是运用聚焦后(或通过光束整形)的激光束加热于金属表面使其产生马氏体相变构成马氏体淬硬层的进程，通过激光淬火加工后工件表面粗糙度根本不变，不需要后续机械加工就可以满足实践工况的需求;







　　激光合金化则通过激光参与将合金粉末与基体材料相作用构成一种新相的表面处理办法。

　　激光加工技术在再制造业中的运用与在其他制造业中的运用相同，有着其他加工技术不可代替的好处。激光加工用于再制造业是由相变硬化开展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂层开展到复合涂层及陶瓷涂层，然后使得激光表面改性技术成为再制造的一项重要手法。

　　激光再制造技术的出现打破了传统再制造技术在可批改材料及批改零件形状等方面的约束，打破了再制造技术的局限性，选用激光再制造技术批改高温、高压、高转速涡轮动力机械零部件，已先后被石化、电力、煤炭、冶金、轿车等十几个行业认可及应用。

速激光熔覆与高速激光熔覆，常规激光熔覆的共同点：

　　1、包覆材料通用：可以用常规激光熔覆的材料，可以用高速激光熔覆来熔化;一些常规激光熔覆无法熔覆的材料，如高熔点材料，可以通过高速激光熔覆来熔化。

　　2、全部采用冶金结合：但高速熔覆的涂层效果与热喷涂类似，表面光滑。常规包层波动较大。

　　3、通用工艺路线：常规激光熔覆工艺调整的也是高速激光熔覆工艺调整的。

　　4、应用领域一致：即在常规激光熔覆可以应用的领域可以应用高速激光熔覆，在常规激光熔覆无法应用的领域也可以应用高速激光熔覆。通俗地说，高速激光熔覆可以做到常规激光熔覆可以做到的事情，高速激光熔覆也可以做到常规激光熔覆无法做到的事情。

激光熔覆是一种对基材的表面改性技术。通过预先设定熔覆路径，利用激光辐照，使熔覆材料与基体表层快速熔化成激光所经过的熔池，然后快速凝固成冶金结合、低稀释的熔覆层，因此即对机械零件进行原位修复，或熔覆工艺，以提高原基材表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能。

　　与传统加工技术相比，激光熔覆技术具有以下特点：

　　1、熔覆层与基体能形成冶金结合;

　　2、基体受到的热影响小，不易变形;

　　3、熔覆层的稀释率低，节约昂贵的熔覆材料;

　　4、熔覆层的厚度大小可以控制;

　　5、可以修复零部件的特定部位及其他方法难以处理的部位。

　　在对农机零部件进行熔覆和修复之前，需要对农机零部件的表面进行预处理。由于农机工作环境恶劣，农机零部件表面常常覆盖有土壤、油污、水、化肥、农药、铁锈、氧化层等，因此与其他领域相比，零部件的修复工作更多复杂的。对于农业机械的零部件，一般的操作是用水冲洗掉接触土壤的部件表面的污垢。如果破损表面污垢比较牢固，可以采用激光清洗的方法清理。之后，用砂纸打磨待熔覆表面，并用丙酮清洗，避免激光熔覆时表面污渍进入熔覆层，造成缺陷，影响熔覆层的质量和性能。

目前，国内激光熔覆领域存在这样的情况。新工艺不断在大学实验室进行测试，但没有平台可以实现真正的应用验证。工厂企业激光熔覆工艺更新缓慢，没有科研力量做后盾。这种产学研脱节严重制约了我国激光熔覆行业的发展。

　　激光熔覆的成本一直是制约其发展的关键因素。设备投入、研发投入、人员成本、粉末成本等。激光熔覆产品价格高与大多数激光加工企业规模大、成本高、单件产品加工成本高有很大关系。一两台设备加工效率低，无法应对大规模加工。十几台设备加工，但设备初期投资太大，没有工作量时大量设备闲置，普通企业承受不起。

　　激光熔覆合金粉末的成本是除设备成本外的另一大成本支出。对于小规模生产，粉末制造和采购成本占产品成本的很大一部分。只有大量采购和使用，才能降低产品的整体成本。同时，由于激光熔覆后的各种机械工艺，实际熔覆层并不具备初始熔覆层的厚度，因此提高后续加工精度，降低初始熔覆层厚度成为降低成本的必然.

一、激光熔覆工艺两步法(默认方法)

　　这种方法是在进行激光熔覆工艺之前，将熔覆材料放置在工作表面上，然后用激光将其熔化和凝结形成熔覆层。

　　预置覆层材料的方法有：

　　1、预涂：一般用手涂经济方便。工件表面干燥后，进行激光熔覆。但这种方法生产效率低，熔覆层厚度不一致，不适合大批量生产。

　　2、预置片：在熔覆材料的粉末中加入少量粘结剂，模压成片状，放在工件需要熔覆的部位，然后进行激光处理。这种方法粉末利用率高，质量稳定，适用于一些深孔零件，如小直径阀体。使用这种方法可以获得的涂层。


　　二、激光熔覆工艺一步法(同步法)

　　这是在激光束照射工件的同时，将熔覆材料送到激光活性区的过程。有两种方法：

　　1、同步送粉法：采用特殊的喷射送粉装置，将单一或混合粉末送入熔池，通过控制送粉量和激光扫描速度来调节熔覆层厚度。由于松散粉末对激光的吸收率大，热，可以获得比其他方法更厚的熔覆层，易于实现自动化。

　　2、同步送丝法：该方法的工艺原理与同步送粉法相同，只是将包覆材料预先加工成丝或填充丝。这种方法方便，不浪费材料，更容易熔覆层成分的均匀性，特别是当熔覆层为复合材料时，熔覆层的质量不会因成分的不同而受到影响.粉末比重或粒径，通过线材预热精细处理，可提高熔覆率。但线材表面光滑，对激光的反射强，激光的利用率比较低;另外，线材制造工艺复杂，品种规格少。