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高速激光熔覆和常規(guī)激光熔覆的比較

電子設(shè)計(jì) ? 來(lái)源:電子設(shè)計(jì) ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2020-12-25 12:20 ? 次閱讀
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近兩年高速激光熔覆技術(shù)得到了我國(guó)激光行業(yè)及金屬表面加工業(yè)的高度關(guān)注。以西安中科中美激光科技有限公司作為代表型企業(yè),高速激光熔覆技術(shù)在我國(guó)發(fā)展迅速。企業(yè)基于國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,歷經(jīng)2年自主研發(fā),先后在國(guó)內(nèi)首家推出了2000W,4000W,6000W等系列高速熔覆激光器及整套裝備,擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),為我國(guó)高速激光熔覆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提供了強(qiáng)大的裝備和技術(shù)支持。

高速激光熔覆之所以受到廣泛重視,主要原因在于:和常規(guī)激光熔覆相比,高速激光熔覆具有加工效率高,加工精度高、后續(xù)加工成本低,對(duì)工件的熱輸入量很小,可減少工件變形等等優(yōu)勢(shì)。下面給出二者之詳細(xì)比較:

1. 高速激光熔覆相較于常規(guī)激光熔覆優(yōu)點(diǎn)在于:

(1)線速度可達(dá)100m/min,大大提高了熔覆效率。直徑70合金鋼基體,熔覆馬氏體不銹鋼材料,涂層厚度0.5mm,搭接70%情況下,熔覆效率可達(dá)1.2㎡/h,整體加工效率為常規(guī)熔覆的3-4倍。

(2)熔覆層平整,可直接磨拋加工,不需車削工序,從而大大節(jié)省材料與加工成本。

(3)可進(jìn)行薄涂層熔覆(0.2mm-0.3mm),又可進(jìn)行中、厚涂層熔覆(0.3-1.5),薄、厚兼顧,特殊情況下,亦可進(jìn)行多層熔覆。

(4)高速熔覆對(duì)工件的熱輸入小,工件熱變形小,可用于加工薄壁件、小型件。

(5)稀釋率可控制<3%。

(6)激光功率密度大,可以熔覆高熔點(diǎn)粉末材料。

(7)可實(shí)現(xiàn)銅、鋁、鈦等有色金屬材料實(shí)現(xiàn)表面強(qiáng)化(見(jiàn)下面詳細(xì)分析)。

(8)高速熔覆打破了常規(guī)熔覆的許多應(yīng)用限制,應(yīng)用領(lǐng)域廣,且是目前代替電鍍的唯一可行辦法。

2. 高速激光熔覆相交于常規(guī)激光熔覆的缺點(diǎn)在于:

(1)目前高速熔覆的粉末利用率約在70%左右,比常規(guī)激光熔覆略低,還需進(jìn)一步通過(guò)技術(shù)手段提高。

(2)高速激光熔覆為了追求較高的表面質(zhì)量從而節(jié)省材料、降低加工成本普遍采用20-53um的細(xì)球形粉末,常規(guī)激光熔覆普遍采用50-150um的粗粉。細(xì)粉成本略高于粗粉。

(3)高速激光熔覆屬于新技術(shù),工藝比常規(guī)熔覆略復(fù)雜。

3. 高速激光熔覆與常規(guī)激光熔覆的共通點(diǎn)在于:

(1)熔覆材料共通。常規(guī)激光熔覆可熔覆的材料,高速激光熔覆均可熔;部分常規(guī)激光熔覆不能熔覆的材料,如高熔點(diǎn)材料,高速激光熔覆可熔。

(2)都為冶金結(jié)合。但高速熔覆的涂層效果類似熱噴涂,表面平整。常規(guī)熔覆起伏較大。

(3)工藝路線共通。常規(guī)激光熔覆工藝調(diào)整的關(guān)鍵點(diǎn)同樣是高速激光熔覆工藝調(diào)整的關(guān)鍵點(diǎn)。

(4)應(yīng)用領(lǐng)域一致。即常規(guī)激光熔覆可應(yīng)用的領(lǐng)域高速激光熔覆均可應(yīng)用,且常規(guī)激光熔覆部分無(wú)法應(yīng)用的領(lǐng)域高速激光熔覆亦可以應(yīng)用。通俗講就是常規(guī)激光熔覆能干的活高速激光熔覆可以干,常規(guī)激光熔覆不能干的活高速激光熔覆也可能可以干。

4. 為什么高速激光熔覆可以在銅、鋁等有色金屬上熔覆:

銅、鋁表面強(qiáng)化一直是行業(yè)迫切需求,但工藝難度大。目前在非冶金結(jié)合情況下可采用噴涂與電鍍工藝路線;冶金結(jié)合情況下目前常規(guī)激光熔覆可采用YAG激光熔覆路線,但YAG工藝路線存在效率低下;其它二氧化碳、半導(dǎo)體、半導(dǎo)體光纖耦合等常規(guī)激光熔覆路線部分學(xué)校、企業(yè)做了大量研究,但最終結(jié)果均不理想,主要原因是由于:銅、鋁難以熔覆的原因在于導(dǎo)熱快,基體不易形成熔池。

中科中美將高速激光熔覆技術(shù)應(yīng)用于有色金屬表面處理,從初步試驗(yàn)結(jié)果看,高速激光熔覆可完全解決該行業(yè)難點(diǎn)。高速激光熔覆的功率密度是常規(guī)激光熔覆的5-10倍,且一部分光直接作用于基體,可以在銅、鋁基體上形成熔池,這是高速激光熔覆可以實(shí)現(xiàn)銅、鋁上熔覆的最主要原因。

審核編輯 黃昊宇

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