山东东营高速激光熔覆设备技术

宽带激光熔覆修复轴体工艺流程

　　宽带激光熔覆修复轴的工艺流程主要包括以下步骤：

　　1、表面处理：对轴表面进行研磨、清洗、干燥等处理。去除表面的氧化物、油污及杂质。

　　2、涂层制备：将合金粉末或陶瓷粉末与其他材料按一定比例混合，制备熔覆粉末。将熔覆粉末均匀地涂覆在轴的表面上，形成一定厚度的涂层。

　　3、激光熔覆修复：采用高能宽带激光束扫描涂层，使涂层表面快速熔化并形成液池。在激光的作用下，熔池中的合金粉末或陶瓷粉末等材料充分熔化、混合，形成致密的熔覆层。

　　4、修复后处理：对包覆轴进行冷却、抛光、清洗等，去除多余的包覆材料和毛刺。

　　5、性能测试：对修复后的轴进行性能测试，包括硬度、耐磨性、耐腐蚀性等测试。

激光熔覆技术不仅可以恢复受损零件的外观和尺寸，还可以使其性能达到或超过新产品的水平。熔覆层与基体采用冶金结合，结合强度高，不低于原基体材料的95%。单层熔覆厚度为0.2-2mm，可调范围宽。激光加工过程中，基材表面仅发生轻微熔化，微熔化层为0.05~0.1mm。底座的热影响区极小，一般为0.05~0.1mm。熔覆层和基体中不存在粗大的铸造组织。熔覆层及其界面组织致密，晶粒细小，无空洞、夹杂裂纹等缺陷。

　　选择激光熔覆给企业带来的好处：

　　1、修复后的零件强度可超过原基体强度，使用寿命提高1.5-3倍，修复成本不到更换价格的1/5。 ;

　　2、大大缩短维修时间，解决大型企业重大成套设备持续可靠运行解决的部件快速修复问题;

　　3、关键部件表面激光熔覆超耐磨耐腐蚀合金，可大大提高零件的使用寿命而不变形;


　　激光熔覆技术是一种的表面工程技术，利用高能激光束将金属粉末与基体表面快速熔化、冶金结合，形成一层融入基体的性能优良的A涂层。比如油田工作条件比较恶劣，许多金属部件长期在重载荷下工作，伴随着腐蚀、摩擦和磨损，导致过早失效，缩短其使用寿命。停产检查、更换新件，不仅增加材料成本，而且影响油田生产，造成多方面损失。油田许多金属零件摩擦副的磨损间隙在近毫米量级。但常规表面技术处理层较薄，磨损件表面修复困难，限制了这些技术的应用范围。因此，激光熔覆技术可应用于石油钻杆、抽油杆、石油管道等领域，提高其耐腐蚀、耐磨、耐高温等性能，延长其使用寿命，降低维护成本，提高石油产量效率。

对于辊压机轴磨损的传统修复方法，常采用补焊、电刷镀、喷涂等工艺进行离线修复。直接的影响就是停机时间长，整体成本高，劳动强度大。激光增材修复方法实现了在线修复。该技术非常适用于辊压机轴磨损的修复。无需拆卸和加工即可修复。补焊无热应力，补焊厚度不受限制。同时，该产品具有金属材料所不具备的优惠，可吸收设备的冲击和振动，避免了再次磨损的可能性，并大大延长了设备部件的使用寿命，为企业节省了大量的停机时间，创造了的经济价值。


　　现场修复过程如下：

　　1、表面处理：清除前后轴肩表面、轴承表面、轴承内圈表面的污垢和高点。清除所有螺栓孔和压板通孔边缘的毛刺。使用砂轮打磨磨损区域，使其恢复原来的金属颜色。

　　2、确定定位点：先在轴径磨损量处增加一个定位点，高度略一侧磨损量。以样尺为基准，用砂轮机、锉刀等工具打磨，使其高度接近与一侧磨损尺寸相同。

　　3、空试轴承：安装轴承，并用压板紧固轴承，在压板螺栓紧固过程中保持较小的预紧力，测量同心度和垂直度，精度误差小于0.2 mm。

　　4、清洁表面：用无水乙醇清洁轴承位置表面和轴承内圈表面，轴承内圈表面刷803脱模剂。

　　5、涂抹激光增材：将均匀的激光增材直接涂抹在修补面上，并激光增材的填充效果，然后用刮刀均匀涂抹，厚度略支撑点的高度。

　　6、尺寸恢复：安装轴承，均匀拧紧压板，并留有足够的预紧力。

　　7、养护：自然养护6—12小时后，拆下压板和轴承，并清除多余激光增材。

　　8、再次应用激光增材：用砂带打磨修补激光增材表面产生的釉料和脱模剂。清洁后，调和金属修复激光增材，并将其应用于整个轴承位置的表面。

　　9、安装方式：快速安装轴承，整个安装和紧固过程控制在40分钟内。拧紧螺栓时，要对称拧紧。这次安装螺栓全部拧紧到位。

　　10、后期预紧：设备空载时每3小时拧紧一次，设备满载时每6小时、12小时、24小时拧紧一次。

随着现代科学技术和工业的不断发展，零件的工作环境越来越复杂，对表面性能的要求也越来越高。因此零件报废率大大增加。通常因表面失效而报废的零件包括：转子叶片、辊轴零件、齿轮零件、接头零件等。

　　仅表面损伤的零件，在零件的综合性能满足使用条件的情况下，可以进行修复。因加工不当或服役损坏而报废的零部件如果能够得到修复，不仅可以节省的经济和时间损失，还可以提高资源的利用率，符合我国的可持续发展战略。

　　目前，零件修复的方法有激光熔覆、真空钎焊、真空镀膜、钨极惰性气体保护焊(TIG)和等离子熔覆修复。激光熔覆是根据工件工况要求，熔覆具有各种设计成分的金属或非金属，制备出具有耐热、耐腐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或光学、电学、磁性。

　　激光熔覆是一种快速冷却工艺。在熔覆过程中，对被修复工件的热输入小，热影响区小，熔覆层组织精细，易于实现自动化。因此采用激光熔覆的方法修复零部件比其它的方法具有更大的优势。激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工工艺中不可避免的热变形、热疲劳损伤等一系列技术难题，也解决了传统冷加工工艺中涂层与基体的结合强度问题，如由于电镀和喷涂不一致，这为表面修复提供了良好的途径。利用激光还可以修复受损的三维复杂零件，充分体现了激光再制造技术的灵活性和性。

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。