目前，全球能源領(lǐng)域各類產(chǎn)業(yè)的的建設(shè)和發(fā)展日益多元化，與之同步變遷的下游產(chǎn)業(yè)也不斷調(diào)整著格局以適應(yīng)這一需求。比如，近年來石油產(chǎn)業(yè)快速地向內(nèi)地油田和海上油田轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢(shì)，電力工業(yè)由30萬千瓦以下的火電向30萬千瓦以上的火電及水電和核電的發(fā)展趨勢(shì)......除此之外，節(jié)能環(huán)保理念如“緊箍咒”般牢牢地套在制造商頭上，促使呼吸閥、蒸汽疏水閥、高壓閥門、減壓閥、快速啟閉閥門、阻火器、過濾器、管道視鏡等產(chǎn)品在加工或者制造技術(shù)上不得不作出符合使用需求的改變。閥門的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，如在城市建設(shè)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的大量低壓泵閥，輸油、輸氣管道建設(shè)中大量使用的平板閘閥和球閥等等。因此，閥門的需求量將非常之大。
閥門的使用工況條件大多數(shù)屬磨損較多、腐蝕源集中、需承受較高壓力和溫度等。因此如何提高高溫高壓條件下閥門的耐磨損性、耐腐蝕性、以及高溫強(qiáng)度是一大技術(shù)難題。隨著新興技術(shù)的涌現(xiàn)，豐富了表面強(qiáng)化技術(shù)手段，并各有千秋，如等離子堆焊、等離子噴涂、超音速熱噴涂、激光熔覆、激光淬火等。此處結(jié)合激光強(qiáng)化技術(shù)成功修復(fù)服役于某一火電站的高壓閥門案例做一簡(jiǎn)單分析。
修復(fù)工作開始之前，工藝員對(duì)粉末以及加工工藝進(jìn)行了初步的摸索。采用中科四象2KW光纖耦合半導(dǎo)體激光器作為光源，800微米光纖芯徑，光斑直徑3mm。采用Co42型號(hào)粉末，顆粒大小150-300目，普通碳鋼作為基材。
圖 2 其他參數(shù)不變：（a）過渡層Fe1+Co2F，搭接率均1/3；（b）無過渡層，僅單層Co2F,搭接率為1/3；（c）無過渡層，僅單層Co2F,搭接率為1/2。
從圖中可以看出，涂層的表面沒有明顯裂紋和孔洞形成，整體均勻平滑，色澤光亮。經(jīng)測(cè)量，三種涂層的厚度分別為：（a）1.8mm；（b）1.34mm；（c）1.6mm。從此可以看出不論改變搭接率還是添加過渡層都能夠顯著提高涂層的厚度。為保證足夠的加工余量，決定在過渡層采用1/3的搭接率進(jìn)行熔覆，表層的Co2F涂層采用1/2的搭接率。此外，由于高壓閥門實(shí)體較大，快速加熱冷卻過程中的溫度梯度會(huì)有較大變化，為避免裂紋的滋生，對(duì)高壓閥門進(jìn)行了預(yù)熱、保溫和緩冷。如圖3所示。
由此看出，激光熔覆技術(shù)在高壓閥門密封面的強(qiáng)化上具有極大的潛在優(yōu)勢(shì)，在這一領(lǐng)域若形成強(qiáng)化或修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)閥門以及激光熔覆技術(shù)都是具有很大的意義。通過激光熔覆的方法進(jìn)行表面的強(qiáng)化或者修復(fù)，面對(duì)不同的零部件，根據(jù)工況條件的需要，整個(gè)熔覆的工藝過程中所受到的影響因素比較復(fù)雜，除主要參數(shù)激光功率、掃描速度、搭接率以及送粉率之外，由于本文中所采用的設(shè)備是側(cè)向噴嘴送粉，粉末的聚焦點(diǎn)和光斑之間的位置關(guān)系對(duì)涂層的成形以及粉末的利用率也具有一定的影響，其次所采用的粉末與基材間的互溶比、粉末的粒度、基材的表面加工狀態(tài)等，在整個(gè)工藝過程中各個(gè)因素間的相互作用機(jī)制，關(guān)系到整個(gè)涂層的成形質(zhì)量。此外，激光器本身的特性也是激光熔覆技術(shù)的一大影響因素，出自于不同廠家的同一類型激光器，其加工能力也具有較大的差異性，因此激光熔覆技術(shù)在表面加工工程中的應(yīng)用空間需進(jìn)一步完善整合，才能有效促進(jìn)激光產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化發(fā)展，并加快激光產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)組成部分的突破性發(fā)展。
中科四象將秉承以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向、成就客戶提升自我的經(jīng)營(yíng)理念，繼續(xù)開拓激光修復(fù)、強(qiáng)化以至焊接等技術(shù)的潛在市場(chǎng)，為更多領(lǐng)域中的客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。歡迎訪問中科四象官方網(wǎng)站：www.zksxlaser.com。（江蘇中科四象激光科技有限公司 李午紅）
閥門的使用工況條件大多數(shù)屬磨損較多、腐蝕源集中、需承受較高壓力和溫度等。因此如何提高高溫高壓條件下閥門的耐磨損性、耐腐蝕性、以及高溫強(qiáng)度是一大技術(shù)難題。隨著新興技術(shù)的涌現(xiàn)，豐富了表面強(qiáng)化技術(shù)手段，并各有千秋，如等離子堆焊、等離子噴涂、超音速熱噴涂、激光熔覆、激光淬火等。此處結(jié)合激光強(qiáng)化技術(shù)成功修復(fù)服役于某一火電站的高壓閥門案例做一簡(jiǎn)單分析。
修復(fù)工作開始之前，工藝員對(duì)粉末以及加工工藝進(jìn)行了初步的摸索。采用中科四象2KW光纖耦合半導(dǎo)體激光器作為光源，800微米光纖芯徑，光斑直徑3mm。采用Co42型號(hào)粉末，顆粒大小150-300目，普通碳鋼作為基材。
經(jīng)過一系列參數(shù)的變化，獲得的涂層質(zhì)量欠佳，在均勻性、涂層厚度均達(dá)不到要求。分析發(fā)現(xiàn)是由于粉末顆粒過于細(xì)小，很容易吸潮，導(dǎo)致在送粉過程中流動(dòng)性差，發(fā)生堵粉等不良現(xiàn)象。于是更換表面涂層鈷基粉末Co42為Co2F，后者的粒度約90-150微米，所具備性能與前者基本一致。
圖 1 更換粉末后對(duì)比。（a）Co2F；（b）Co42
為了達(dá)到涂層的需求厚度，避免裂紋或者孔洞的產(chǎn)生，決定添加過渡層及調(diào)整搭接率來解決這一問題，過渡層粉末采用硬度適中的Fe1粉；搭接率由1/3增大至1/2。如圖2對(duì)比所示。從圖中可以看出，涂層的表面沒有明顯裂紋和孔洞形成，整體均勻平滑，色澤光亮。經(jīng)測(cè)量，三種涂層的厚度分別為：（a）1.8mm；（b）1.34mm；（c）1.6mm。從此可以看出不論改變搭接率還是添加過渡層都能夠顯著提高涂層的厚度。為保證足夠的加工余量，決定在過渡層采用1/3的搭接率進(jìn)行熔覆，表層的Co2F涂層采用1/2的搭接率。此外，由于高壓閥門實(shí)體較大，快速加熱冷卻過程中的溫度梯度會(huì)有較大變化，為避免裂紋的滋生，對(duì)高壓閥門進(jìn)行了預(yù)熱、保溫和緩冷。如圖3所示。
圖3 預(yù)熱并進(jìn)行保溫緩冷后修復(fù)的高壓閥門
由此看出，激光熔覆技術(shù)在高壓閥門密封面的強(qiáng)化上具有極大的潛在優(yōu)勢(shì)，在這一領(lǐng)域若形成強(qiáng)化或修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)閥門以及激光熔覆技術(shù)都是具有很大的意義。通過激光熔覆的方法進(jìn)行表面的強(qiáng)化或者修復(fù)，面對(duì)不同的零部件，根據(jù)工況條件的需要，整個(gè)熔覆的工藝過程中所受到的影響因素比較復(fù)雜，除主要參數(shù)激光功率、掃描速度、搭接率以及送粉率之外，由于本文中所采用的設(shè)備是側(cè)向噴嘴送粉，粉末的聚焦點(diǎn)和光斑之間的位置關(guān)系對(duì)涂層的成形以及粉末的利用率也具有一定的影響，其次所采用的粉末與基材間的互溶比、粉末的粒度、基材的表面加工狀態(tài)等，在整個(gè)工藝過程中各個(gè)因素間的相互作用機(jī)制，關(guān)系到整個(gè)涂層的成形質(zhì)量。此外，激光器本身的特性也是激光熔覆技術(shù)的一大影響因素，出自于不同廠家的同一類型激光器，其加工能力也具有較大的差異性，因此激光熔覆技術(shù)在表面加工工程中的應(yīng)用空間需進(jìn)一步完善整合，才能有效促進(jìn)激光產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化發(fā)展，并加快激光產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)組成部分的突破性發(fā)展。
中科四象將秉承以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向、成就客戶提升自我的經(jīng)營(yíng)理念，繼續(xù)開拓激光修復(fù)、強(qiáng)化以至焊接等技術(shù)的潛在市場(chǎng)，為更多領(lǐng)域中的客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。歡迎訪問中科四象官方網(wǎng)站：www.zksxlaser.com。（江蘇中科四象激光科技有限公司 李午紅）
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