激光熔覆在零部件修复中的应用现状

激光熔覆修复技术用于修复形状复杂和加工费用高的零部件,特别是修复层与基体呈冶金结合.从零部件失效、激光熔覆材料选择、熔覆工艺优化三个方面阐述了激光熔覆修复技术的优点,结合激光熔覆修复技术在叶片、辊轴、模具等零部件修复中的大量实例,从激光熔覆修复技术的基本原理和工作特点出发,对其进行总结和分类.并论述目前激光熔覆修复技术在国内外各种零部件修复中的研究、开发和应用,为进一步提高各种零部件的使用寿命提供了一个有效的途径.探讨了激光熔覆修复技术在未来工业中应用的发展趋势和广阔前景.     

激光熔覆技术研究进展

激光熔覆技术是一种先进的材料表面改性技术,具有稀释率小、熔覆层组织致密、涂层与基体结合良好及工作环境无污染等优点。从激光熔覆喷头、激光熔覆工艺、激光熔覆材料、激光熔覆技术的工业应用这4个方面,综述了激光熔覆的研究进展。其中,在激光熔覆喷头方面,介绍了激光光斑的种类及转换原理和熔覆材料的引入方式,总结了激光束与粉束的耦合模式和熔覆喷头的种类,包括旁轴送粉熔覆喷头、光外同轴送粉喷头、光内同轴送粉喷头以及特殊工况下的熔覆喷头。在激光熔覆工艺方面,阐述了工艺参数对熔覆层宏观形貌和组织性能的影响,总结了激光熔覆复合工艺的辅助加工方法,论述了超高速激光熔覆新工艺的原理及技术优势,并介绍了激光熔覆过程控制的研究进展。在激光熔覆材料方面,阐述了熔覆材料的种类及增强相的添加方式。在激光熔覆技术的工业应用方面,介绍了激光熔覆技术在矿山机械、模具再制造以及铁路修复等领域的应用。最后对激光熔覆技术的发展趋势及应用前景做出了展望。     

表面改质及强化技术

激光熔覆修复技术用于修复形状复杂和加工费用高的零部件,特别是修复层与基体呈冶金结合。从零部件失效、激光熔覆材料选择、熔覆工艺优化三个方面,阐述了激光熔覆修复技术的优点,结合激光熔覆修复技术在叶片、辊轴、模具等零部件修复中的大量实例,从激光熔覆修复技术的基本原理和工作特点出发,对其进行总结和分类。并论述目前激光熔覆修复技术在国内外各种零部件修复中的研究、开发和应用,为进一步提高各种零部件的使用寿命提供了一个有效地途径。探讨了激光熔覆修复技术在未来工业中应用的发展趋势和广阔前景。图1参30     

表面改质及强化技术

激光熔覆修复技术用于修复形状复杂和加工费用高的零部件,特别是修复层与基体呈冶金结合。从零部件失效、激光熔覆材料选择、熔覆工艺优化三个方面,阐述了激光熔覆修复技术的优点,结合激光熔覆修复技术在叶片、辊轴、模具等零部件修复中的大量实例,从激光熔覆修复技术的基本原理和工作特点出发,对其进行总结和分类。并论述目前激光熔覆修复技术在国内外各种零部件修复中的研究、开发和应用,为进一步提高各种零部件的使用寿命提供了一个有效地途径。探讨了激光熔覆修复技术在未来工业中应用的发展趋势和广阔前景。图1参30     

激光熔覆WC/Ni粉末对冷作模具刃口修复的实验研究

目的 为实现冷冲模具凸模刃口的修复,研究了基体表面的倾斜角度对激光熔覆制备熔覆层质量的影响,寻找能够用于修复冲头刃口的最佳工艺方法,通过冲裁加工的数值模拟分析与实际冲裁,验证激光熔覆技术修复冷冲模具刃口的可行性。方法 在不同倾斜角度的Cr12MoV基材表面上,分别采用垂直于地面和垂直于基体表面两种熔覆方法制备WC/Ni熔覆层,通过熔覆层的截面形貌、结合质量变化以及硬度的分析,选取最佳的修复工艺。利用X 射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）,对比分析了基材表面倾斜角度变化对熔覆层截面组织形貌与物相组成的影响。根据熔覆层的平均硬度检测值以及被加工板料实测数据建立有限元仿真模型,利用磨损累计法对其求解,得出符合预期的使用寿命后,将修复冲头参与实际冲裁加工,验证激光修复冷冲模具的可行性以及有限元仿真模型的可靠性。结果 选择激光功率为1.2 kW,扫描速度为2 mm/s,送粉电压为8 V,离焦量（基体与熔覆头的直线距离）为12 mm,当基体的被熔覆表面相对于地面的倾斜角度不超过50°且与激光束形成的夹角不超过35°时,制备出的熔覆层质量较高。基体表面倾斜时,熔覆层的峰值点始终位于熔覆层中心区域,熔池最大深度值会向靠近激光头的一侧移动。采用垂直于地面和垂直于基体表面两种熔覆方式,在不同倾角的基材表面上制备得到熔覆层,其均由γ-Ni（Fe）、Fe6W6C、Fe2B、WC、W2C、Cr7C3、W2B等硬质相和复杂的间隙化合物组成,基材表面倾斜角度的变化只对熔覆层组织结构的细化程度以及各元素的质量分数产生影响。结论 使用激光熔覆技术搭配合适的修复工艺,不仅可以有效地修复磨损失效后的冷冲模具,还能起到局部改性的作用,熔覆过程中生成的碳化物等硬质相对修复区域硬度的提高起到了主要作用。修复后的冲头的平均使用寿命为5283次/支,与有限元寿命预测的仿真结果5600次/支基本吻合,进一步验证了有限元仿真模型的准确性。     

国外激光熔覆位应用和直接熔覆金属零件及梯度材料制造

列举了国外激光熔覆在飞机发动机叶片、汽轮机叶片、汽车排气阀座和模具等工业应用实例。介绍了近年以激光熔覆技术为基础向更高层次发展的新成就--激光熔覆闭环控制直接制造出金属零件和梯度材料构件。     

激光熔覆止裂技术研究

针对石化行业动设备关键轴类零件的磨损失效特点,采用激光熔覆技术对零件表面进行修复和强化.通过对熔覆粉末材料配方选择和熔覆工艺参数的优化,技术上保证了激光熔覆层的质量,提高了零件的使用性能,延长了其使用寿命.在实际生产中,应用激光熔覆修复技术取得了较好的经济效益.     

激光熔覆修复技术研究进展

介绍了激光熔覆修复技术的应用概况,并对激光熔覆修复工艺、激光熔覆专用铁基粉末进行了分析和综述,指出了激光熔覆修复的发展方向。     

激光熔覆修复技术的基础试验研究

激光熔覆修复是近年来迅速发展的一项有许多突出优点的零件修复技术,文章对该技术进行了基础性的试验研究,模拟实际零件的修复情况,通过在基体材料上加工一个"U"形缺口并用激光熔覆技术进行修复.把激光熔覆修复件制作成力学性能试件,获得了相关的试验数据,并对试验结果进行了分析,为激光熔覆修复技术的实际工程应用提供了理论依据.     

激光熔覆技术在拉深模镶件中的应用

通过激光熔覆技术在45钢基体材料表面熔覆铁基合金粉末，获得高硬度、低表面粗糙度以及良好PVD处理效果的熔覆层，实现了拉深模镶件材料降级并降低了镶件采购成本。实际应用验证了激光熔覆技术在拉深模零件制造上具备的应用价值以及经济性。     

基于激光熔覆的5CrNiMo模具修复研究

选用含稀土Y的合金粉末,采用同步法激光熔覆工艺方法对失效的5CrNiMo模具进行了修复,并进行了显微组织、硬度、耐磨性和抗高温氧化性的测试与分析.结果表明,同步法激光熔覆技术可以实现5CrNiMo模具的成功修复,含稀土Y的合金粉与5CrNiMo基体形成了良好的冶金结合;此外,模具的表面硬度、耐磨性和抗高温氧化性因此而分别提高了40.2％、85.7％和86.3％.     

超高速激光熔覆研究现状及应用

超高速激光熔覆是一种新兴的表面处理技术。介绍超高速激光熔覆技术,综述国内外超高速激光熔覆技术的研究现状,目前研究热点包括熔覆工艺优化、组织性能产生机制以及过程模拟;列举了超高速激光熔覆技术在工业生产中的应用,主要包括替代硬铬电镀对大型液压缸表面进行修复、汽车制动盘涂层的制备以及快速金属增材制造。并基于目前的研究现状和应用对后续发展进行了展望,未来主要的研究热点将聚焦平面及自由曲面的超高速激光熔覆设备的研制、新型熔覆材料的研发、裂纹控制机制的探讨以及超高速激光熔覆技术结合增材制造的进一步研究。     

激光熔覆加工头聚焦性能及成形工艺研究进展

激光熔覆作为一种十分有前途的制造技术,已在工业中广泛用于部件修复、表面改性以及增材制造等领域。在激光熔覆系统中,激光熔覆加工头是其关键核心部件,可以在基材表面实现激光束、熔覆材料和熔池之间的精准耦合并形成连续熔覆层。激光熔覆加工头内置有光学镜组,主要用于激光束的传输、变换和聚焦,可以根据不同的加工需求对光束进行处理。主要从分析激光熔覆加工头聚焦性能对熔覆成形工艺影响的角度出发,综述了加工头的设计及其成形工艺的发展,具体包括光斑尺寸、光斑形状、光斑能量分布、激光功率、光源特性等对材料沉积速度、材料利用效率、熔覆层质量等的影响。首先按照激光熔覆的材料类型和材料与激光束的耦合形式,对激光熔覆光料耦合方式及加工头进行了简要概述,并对成形工艺造成的影响进行了总结。其次分别讨论了连续高斯光束和平顶光束以及脉冲激光的聚焦性能对熔覆层的影响,同时概述了3种不同形状光斑（圆形、矩形、环形）的能量分布特性和光斑尺寸对成形工艺的影响;接着研究了激光能量密度对熔覆层质量的影响;基于超高速激光熔覆技术分析提出透镜长焦深聚焦特性能够大幅提升激光熔覆的加工效率。最后展望了激光熔覆加工头聚焦性能在成形工艺上的发展趋势...     

钛合金表面激光熔覆材料体系与熔覆层质量的研究现状

激光熔覆技术是代表表面工程发展方向和水平的表面改性新技术之一。钛合金具有诸多优良的性能,已在航空、航天、海洋、石油化工及生物医学工程等领域中广泛用作各种关键结构零部件,且随着工业技术的不断进步,其应用领域及应用量愈来愈广、适用条件变得愈来愈苛刻,对钛合金的性能要求也愈来愈高。在钛合金表面激光熔覆涂层可显著改善其耐磨和抗高温氧化等性能,在工业上具有广阔的应用前景。钛合金表面激光熔覆材料的选择与熔覆层质量的研究对于激光熔覆技术在钛合金表面的应用具有极为重要的意义。     

机器人激光熔覆局部强化汽车覆盖件拉深模的应用研究

用机器人激光熔覆技术对汽车覆盖件拉深模进行了局部熔覆强化,采用Fe40合金涂层打底,GXN-65A和XY-27F-X40合金粉分区域熔覆。通过试验确定了单道熔覆路径截面的高度H和宽度W,再用台阶试样试验确定了不同合金涂层厚度h,并采用专用软件对熔覆区域分区进行离线编程,最终在覆盖件拉深模上获得了较好的熔覆层。GXN-65A熔覆层硬度为63 HRC,XY-27F-X40熔覆层硬度为42 HRC。     

激光熔覆技术研究进展分析

采用CiteSpace软件对从中国知网检索的激光熔覆技术文献进行了关键词聚类分析,在此基础上分析了激光熔覆技术的研究进展,分析了熔覆方法及设备、熔覆材料、熔覆层组织和性能、熔覆过程数值模拟及激光熔覆应用等领域的研究进展情况。从对激光熔覆研究进展的分析结果可以看出未来的发展方向包括开发大功率半导体激光熔覆设备,开发激光熔覆专用系列熔覆材料,开展激光熔覆组织生长、演化过程的模拟研究,拓宽激光熔覆快速成型技术的应用领域。     

冷作模具曲面激光熔覆修复工艺及路径研究

目的冷作模具在高压力和高冲击力作用下易磨损,传统的修复方式效率慢、自动化程度低,导致冷作模具报废率高,故采用激光熔覆技术对其进行修复,以获得具有优良使用性能的修复层。方法利用修复质量高、修复速度快的激光熔覆技术与空间自由度大、操作灵活的机器人技术相结合的方法获得熔覆层,基于组织观察、硬度分析和摩擦磨损实验观察检测熔覆层质量。结果熔覆最佳工艺参数为:功率1500 W,扫描速度2 mm/s,载气6 L/min,送粉器转速10 r/min,搭接率1/2。熔覆层硬度为350~430HV,远高于基体硬度。结论沿曲面短边方向由下往上做"之"字形扫描,熔覆效果最优。多道多层激光熔覆时,下一层的起点相对于上一层的起点偏移1.5 mm,得到的熔覆成形效果较好。微观组织分析表明,熔覆层与基体之间的界面冶金结合,熔覆层主要由致密的树枝晶组成。熔覆层的耐磨损性能明显优于基体。     

国外激光熔覆应用和直接熔覆金属零件及梯度材料制造

列举了国外激光熔覆在飞机发动机叶片、汽轮机叶片、汽车排气阀座和模具等工业应用实例。介绍了近年以激光熔覆技术为基础向更高层次发展的新成就———激光熔覆闭环控制直接制造出金属零件和梯度材料构件     

环形激光熔覆技术研究现状及展望

环形激光熔覆技术是一项利用中空环形的聚焦高能激光束和光内输送的熔覆材料同轴耦合作用于基体表面的典型材料沉积加工技术。与传统激光熔覆技术相比,它在激光能量利用率、熔覆材料沉积率、光料耦合精度、熔覆过程稳定性和熔覆层结合质量等方面均有大幅度提升,因此备受关注。介绍了基于传统激光熔覆技术发展而来的各类典型加工头的工作特点,在此基础上概述了环形激光熔覆技术的原理和技术优势,进一步分析了环形激光熔覆加工头内部的光路结构对环形激光熔覆技术的影响。重点综述了典型的环形激光熔覆加工头内部的光路结构与聚焦光斑形态之间的关系,基于不同的光路设计原理,对目前具有代表性的加工头进行了分析和归纳,对各类加工头的工作特点进行了论述和总结。除此之外,还分析了焦斑形态变化和能量分布对光料耦合过程的影响,总结了基于环形焦斑辐照下的熔覆材料在不同状态(固相和液相)的典型沉积应用。最后对环形激光熔覆技术未来在激光金属沉积领域的潜在应用及发展趋势做出展望。     

激光熔覆技术在煤矿液压支架制造中的应用

煤矿液压支架在服役过程中长期暴露于潮湿、腐蚀的恶劣环境中，表面容易发生腐蚀与磨损。激光熔覆技术提供了一种高效、高质量的表面修复方式，以提高煤矿液压支架的服役寿命。文章综述了液压支架激光熔覆的研究进展，首先介绍了激光熔覆工艺、材料体系对涂层耐腐蚀性能、耐磨性能、硬度、疲劳强度等性能的影响；其次从实际应用出发介绍了激光熔覆技术在液压支架修复上的使用情况，探讨了适用于液压支架不同部件的激光熔覆材料体系以及熔覆后涂层的性能表现情况；最后对激光熔覆修复液压支架未来的研究重点进行了总结与展望。