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激光表面再制造（熔覆修復(fù)、增材制造）

激光表面再制造（熔覆修復(fù)、增材制造），是采用高能量激光作為熱源，合金粉末作為覆材，通過激光輻照合金粉末同步作用于工件表面快速熔化形成熔池，再快速凝固形成致密、均勻并且厚度可控的冶金結(jié)合層，熔覆層具有可調(diào)制的特殊物理、化學(xué)和力學(xué)性能，從而達(dá)到修復(fù)工件表面尺寸、強(qiáng)化延長(zhǎng)使用壽命的效果。

技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1）可在廉價(jià)、易加工的基體表面選擇性的制備高性能的熔覆層，且熔覆層成分與性能極少受基體材料成分的稀釋。

2）冷卻速度高達(dá)10＾6℃／S，得到的熔覆層組織晶粒更加細(xì)小，組織致密，硬度更高，耐磨性、耐腐蝕性更好。

3）激光加工柔性好，方便加工常規(guī)方法難以加工的部位（槽溝、內(nèi)孔壁等），運(yùn)動(dòng)精度可控，方便加工形狀復(fù)雜的輪廓表面，可實(shí)現(xiàn)選區(qū)精準(zhǔn)熔覆修復(fù)，后續(xù)加工少。

4）熱影響區(qū)小，變形小，稀釋率≤5％。

5）熔覆層厚度、形狀可根據(jù)工況要求精準(zhǔn)控制，與基材冶金結(jié)合。

6）過程可控制，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)環(huán)境無污染，噪聲低，工作條件舒適。

7）為廢舊零件再制造延長(zhǎng)使用壽命“變廢為寶”提供了新途徑。

應(yīng)用背景

目前，機(jī)器因關(guān)鍵零部件失效造成裝備故障損失較大，價(jià)值超萬億元，其中80％以上失效是因零件表面局部磨損、腐蝕等引起，而激光表面強(qiáng)化及再制造與制造新產(chǎn)品相比，可節(jié)能60％，節(jié)材70％，節(jié)約成本50％，幾乎不產(chǎn)生固體廢物，大氣污染物排放量降低80％以上。激光再制造有利于形成“資源－產(chǎn)品－廢舊產(chǎn)品－再制造產(chǎn)品”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，綠色制造。

應(yīng)用行業(yè)

激光熔覆修復(fù)應(yīng)用涉及的領(lǐng)域有冶金、電力、石油、化工、船舶、機(jī)車、煤機(jī)、汽車等國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱行業(yè)。根據(jù)不同裝備的使用工況環(huán)境，激光表面再制造（熔覆修復(fù)、增材制造）加工主要提高金屬零部件的耐磨、耐蝕、耐高溫、抗氧化等性能，不僅能讓已失效的零件恢復(fù)使用，且能顯著延長(zhǎng)新零件的使用壽命。

冶金行業(yè)

軋機(jī)牌坊——在線激光熔覆

材料：鑄鋼

工況：長(zhǎng)期的高壓力滑動(dòng)磨損和腐蝕，造成與滑板接觸面疲勞失效、尺寸超差。

加工后情況：滑板接觸面激光熔敷高耐磨鈷基合金，硬度28－40HRC。

使用效果：恢復(fù)尺寸、耐磨，好鋼用在刀刃上，大大提升壽命，壽命8－10年。

煤機(jī)行業(yè)

液壓立柱——高速激光熔覆

材料：27SiMn／42CrMo

效率：0.6－1.2㎡／小時(shí)

功率：6－10kw

加工前硬度：217HBS（HRC超下限）

加工后硬度：45－50、53－58HRC（材料可選擇）

使用效果：熔覆厚度0.2－1mm，表面粗糙度Ra 6.5－7.5um。

交通運(yùn)輸行業(yè)

推進(jìn)器芯軸——激光熔覆修復(fù)

材料：不銹鋼

加工前硬度：HRC30

加工后硬度：HRC35－40

修復(fù)效果：恢復(fù)尺寸，同質(zhì)、異質(zhì)修復(fù)。

石油化工行業(yè)

油缸套筒——內(nèi)孔激光熔覆修復(fù)

材料：42CrMo

加工前硬度：HRC30

加工后硬度：HRC35－45

再制造效果：恢復(fù)尺寸，同質(zhì)、異質(zhì)修復(fù)。

機(jī)械行業(yè)

內(nèi)圈座激光熔覆

材料：40Cr

加工前硬度：HRC30

加工后硬度：HRC35－45

再制造效果：提高表面耐磨，耐蝕性能。

與傳統(tǒng)埋弧焊、電弧焊等修復(fù)手段相比，激光熔覆具有穩(wěn)定性高、熱變形小、質(zhì)量好、工藝多樣化、加工成本低等優(yōu)勢(shì)。通過激光熔覆再制造后的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，有效的延長(zhǎng)了使用壽命，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)。

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