光伏技术

激光熔覆也叫激光包覆或激光熔敷，采用高能量激光作为热源，金属合金粉末作为焊材，通过激光与合金粉末(或丝材)同步作用于金属表面快速熔化形成熔池，再快速凝固形成致密、均匀并且厚度可控的冶金结合层。　　激光熔覆技术原理图　　一、　激光熔覆技术特点　　与许多传统表面处理技术相比，激光熔覆技术具有以下显著优势与特点：　　1.高冶金结合强度。激光熔覆利用高能激光束极高的集中能量，瞬间微熔工件表面，同时完全熔化预设在工件表面或与激光束同步自动输送的合金粉末。激光束扫描后，衬底通过自冷却快速凝固，得到与衬底冶金结合的致密涂层合金层。　　2.可选硬度和厚度。激光熔覆后，熔覆层的硬度可选择在HRC20-62之间，熔覆厚度可根据需要调整。　　3.耐磨性和耐腐蚀性。激光熔覆可以在普通碳钢工件表面形成耐蚀性、耐磨性、优异的合金层，从而延长工件的使用寿命。　　4.降低成本和能耗。激光熔覆通过在基体表面形成具有不同冶金结合的、合金成分和性能的合金涂层，可以在低成本基体上制作高性能的合金功能层，从而节约材料成本。　　5.包层质量高。变形小，机械重复性好，界面组织致密，晶粒细小，无孔洞、裂纹等缺陷。　　二、 激光熔覆机的主要特点:　　1.冷却速度快(高达106K/s),属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如非稳相、非晶态等。　　2.涂层稀释率低(一般小于5%),与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,激光熔覆机通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成分和稀释度可控 　　3.激光熔覆机热输入和畸变较小,尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形可降低到零件的装配公差内。　　4.粉末选择几乎没有任何限制,特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金 　　5.激光熔覆机熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm,　　6.能进行选区熔敷,材料消耗少,具有卓越的性能价格比 　　7.光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷 　　8.激光熔覆机工艺过程易于实现自动化。　　三、　激光熔覆技术的常见应用行业　　激光熔覆技术是一门涉及激光技术、材料加工技术、传感技术及计算机技术等于一体的多学科交叉的边缘学科，同时也是一种新兴的先进制造技术。基本上，使用高能量密度的激光辐射将其在基体表面熔化，且快速凝固形成以基体表面为冶金结合的表面涂层的加工过程。　　激光熔覆技术在经过数十年的发展，已从实验室进入到实际工业应用中，并在冶金行业、煤炭行业、石油化工行业、交通运输、机械制造、模具行业、五金工具等行业得到了广泛的应用。　　1.　冶金行业　　据初步估算，全国钢铁行业每年仅各种轧钢生产线上的重要零部件消耗达100亿元。传统办法主要是更换这些设备零部件，甚至因零部件无法使用报废或者更换整机，损伤失效和报废的零部件或者整机基本上作为废品处理，造成大量资源的浪费。激光熔覆修复设备可以在零部件金属基材上制备出高性能的合金表面，能显著提高其表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气等性能，不但能延长新的零部件的使用寿命，还能对已磨损零部件进行熔覆修复，恢复其原有尺寸，从而减少更换零部件的周期。　　辊类零件激光修复再制造　　导卫激光熔覆修复再制造　　2.矿山机械行业　　矿山机械设备的特点：体积庞大、价格昂贵、装卸困难，而且保养维修工作量大。因此在零部件因磨损损坏而停止运行时，会造成巨大的经济损失。激光熔覆可以对新、旧零件进行表面再制造，如液压油缸、立柱激光熔覆等，从而有效提高零件的耐磨耐蚀性能，延长零件的使用寿命。　　一般用到的都有：　　(1)采煤机：主机架、摇臂、齿轮、齿轮轴、各种衬套、铰接架、油缸、油缸座、导向滑靴、链轮、销轨轮、驱动轮、截齿等。　　(2)掘进机：油缸、支架、轴、各种衬套、截齿等。　　(3)刮板运输机：中部溜槽、过渡槽、齿轮箱体、齿轮、齿轮轴、螺旋伞齿轮、轴类零件等。　　(4)液压支架：油缸、底座和支架等的铰接孔、各种衬套等。　　3.　石油化工行业　　在石油化工行业中，由于设备长期在恶劣的环境下工作，容易使产品腐蚀磨损，定期对设备零件进行维护保养，显得尤其重要。激光熔覆可以对失效的零件进行熔覆修复，恢复原有的使用尺寸，高效恢复设备的使用。　　现代的石化工业基本上采用都是连续大量生产模式，在生产过程中，机器长时间在恶劣的环境下工作，导致设备内元件出现损坏，腐蚀、磨损，其中经常会出问题的零部件包括阀门、泵、叶轮、大型转子的轴颈、轮，盘、轴套、轴瓦等，而且这些元件十分昂贵，涉及到的零部件种类也有很多，形状大多数都很复杂，修复起来有一定的难度，但是因为激光熔覆技术的出现，这些问题就都不是问题了。　　PDC钻头激光熔覆增材修复　　石油钻具激光熔覆　　4.　交通运输行业　　交通运输行业包括陆路、水路、航空运输等，交通运输设备的特点是使用频率高，环境复杂多变，导致设备需要定期维护保养。激光熔覆可修复各类零部件，使其恢复原有尺寸，从而有效提高零部件的使用周期。　　1)海洋环境恶劣，湿度大、盐分高，海洋船舶装备易发生磨损和腐蚀。海洋工程装备和船舶部件技术复杂、价值较大，失效报废浪费巨大。国内已有船厂应用激光熔覆技术对船舶叶轮腐蚀、发动机缸套以及柴油机进排气阀盘锥面磨损，进行高精度修复，获得了良好的熔覆效果，恢复了功能并提高了耐磨、耐腐蚀性能。　　2)在汽车工业应用中，最先采用激光技术主要用于切割，热处理，随着熔覆技术的发展，逐步发展到柔性增材制造技术。例如发动机的排气门的密封锥形面熔覆Stellite合金是最先采用该技术的汽车零件。意大利菲亚特汽车发动机排气阀座的环形表面和美国的汽车排气阀座都采用激光熔覆耐热合金。目前北京机科国创轻量化科学研究院与广西玉柴合作，在发动机气门座环形表面进行耐磨耐高温合金的熔覆成形，也取得了阶段性成果。　　3)在航空航天领域中，激光高速熔覆技术在航空航天领域的另一应用就是“移动式零件修复医院”。核心是采用激光高速熔覆技术在战场上进行关键件的修复或者制造。它甚至可以采用卫星通信设备传输有关制造零件的数据信息。在没有数据信息的情况下，也可以采用逆向工程获得要建零件的外部轮廓信息，经过必要的处理后实现修复或者制造工作。激光高速熔覆技术最具特色的优势在于通过改进送粉技术，实现零件中材料成分的实时连续变化，制造具有梯度成分材料的高性能零部件。　　航空发动机叶片激光增材再制造　　航空用钛合金装备耐磨备件，激光熔覆后备件磨损仅为原始件的4.2%，直至将对磨钢丝绳磨断也没发生磨损。　　钢轨增材再制造(铁路交通)　　传动齿轮激光增材再制造(铁路交通)　　5. 电力设备及其零部件的制造与再制造　　电力设备分布量大、不间断运转，其零部件的损坏机率高。汽轮机是火力发电的核心设备，由于高温高热特殊的工作条件，每年都需定期对损伤的机组零部件进行修复，如主轴轴径、动叶片等。燃气轮机由于其在高达1300℃的高温条件下工作，经常会发生损伤。采用激光再制造技术将其缺陷全部修复完好，恢复其使用性能，费用仅为新机组价格的1/10。　　偏航刹车盘在线修复　　变桨齿圈激光增材修复　　风力发电机轴在线激光修复　　四、　激光熔覆的优势　　激光熔覆解决了传统修理方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、与基体结合强度难以保证的矛盾。甚至可以制备出优于基材的金属表面，在恢复零件使用的同时，还能有效地延长零件的使用寿命，大大降低了企业的生产成本。　　西安国盛激光高速激光熔覆，不但较传统的激光熔覆加工速度更快，表面更加光洁平整，而且加工后的零件，只需精加工便能投入生产使用，省去了大量机加工的时间及费用，将是今后激光表面再制造的一大主要技术力量。　　液压支柱激光熔覆修复：拆卸→高速激光熔覆→修复完成　　采煤机滑靴、链轮激光修复再制造　　油缸内壁激光熔覆修复　　活塞杆激光熔覆修复 截齿激光熔覆提高耐磨性截齿激光熔覆提高耐磨性

随着企业设备自动化、连续化程度的不断提高，对生产的效率要求也越来越高。轴作为工业生产中机械使用较多的零件，长时间超负运行、润滑不良、杂质、外力撞击等因素，容易导致轴磨损，从而影响生产。选择一种快速、有效的解决问题并降低维修成本的修复方式，可以有效提高企业效率，保证企业的最大效益。　　一般传统解决方法如补焊或堆焊后机加工、镶焊等，这些方法虽在一定程度上应对了生产的需要，但都无法从根本上解决问题，而且给安全连续生产埋下了隐患，如高温变形、裂纹、镀层脱落等 同时这些传统方法无法给设备管理工作带来实质性的提升。　　而轴类作为工业生产机械中使用较多的零件，受长时间负荷运行、润滑不良、杂质、外力撞击等因素影响，容易导致磨损失效，严重影响生产效率。选择一种快速有效且低成本的修复方式尤为重要。　　激光熔覆修复技术，采用高能量激光作为热源，金属合金材料(粉末状、膏状、丝状等)作为焊材，通过激光与合金材料同步作用于金属表面快速熔化形成熔池，再快速凝固形成致密、均匀并且厚度可控的冶金结合层，这就为表面修复提供了一个很好的途径。　　激光修复不但可以对已磨损轴进行修复，还能在新的轴表面熔覆耐磨层，从而有效提高轴的耐磨耐蚀性能，增加轴的使用寿命。　　为满足生产需求，一般采用传统的喷涂碳化钨、等离子喷涂或电弧焊接等表面处理技术，但无法从根本上解决问题，经常出现高温变形、裂纹、镀层脱落等问题，给安全连续生产埋下了不可避免的隐患。　　激光熔覆作为一种独特的工艺，运用高聚集的热源，在零部件表面熔覆一层或多层金属合金材料，可大大提高设备的使用性能。因其具有低热输入、高固化速率、工艺操控准确等特点，迅速成为表面改性赛道的“主力军”。　　激光熔覆在轴类修复方面的优势：　　1)优化轴表面性能，通过激光熔覆可以在轴表面形成与基体相互融合的、具有完全不同成分与性能的合金覆层。由于基体熔化层极薄，对熔覆层的成分影响极小，我们可根据具体需求制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层，从而有效改善轴表面的性能。　　2)冶金结合强度高，激光熔覆过程中，所加入的熔覆材料完全融化，使其成为熔覆层的主题合金 同时基体合金也有一薄层融化，与主题合金形成冶金结合，不易脱落，解决了传统电镀、喷涂等冷加工过程中覆层与基体结合强度差的问题。　　3)热输入低变形小，激光熔覆急热速冷，对基材的影响很小，稀释率 ≤ 5-8%，解决了传统电焊、氩弧焊等热加工过程中不可避免的热变形、热疲劳损伤等一系列技术难题。　　激光熔覆不但可以对已磨损轴进行修复，使其性能、表面质量、外形尺寸满足要求，恢复其使用价值，还能在新的轴表面熔覆耐磨层，延长产品的使用寿命。　　轴类激光修复的典型应用场景：　　较其他工艺而言，激光熔覆在工艺多样性、延展性、适应性方面，有着不可比拟的优势。激光熔覆技术不仅能够在回转体上进行加工，也能在平面和复杂曲面上进行加工，被广泛应用于液压支架、叶片、液压缸、齿轮、压铸模具等多种行业的修复再制造。 西安国盛激光科技有限公司成立于2015年（旗下全资子公司陕西国昌熔覆激光科技有限公司），公司建有西安航天研发设计中心、渭南生产基地。国盛激光是一家专业从事自动化激光熔覆设备、高速激光熔覆设备、激光淬火设备、激光焊接设备、3D打印设备的研发、制造、销售于一体的高科技企业。为客户提供结构功能一体化激光增材制造技术的全套解决方案。国盛激光始终重视创新和研发，工程师团队涵盖激光熔覆设备等项目研发、设计、开发、检测、分析、售前售后服务等。凭借庞大的技术资源，雄厚的研发力量，先进的生产技术，快速的交付周期，灵活的技术服务，为客户提供高性价比的产品与服务。 公司遵循“精益求精、永不止步”的企业宗旨，融合科学、高效、合作、共赢的经营管理模式，倡导“质量第一、诚实守信、持续发展、团队合作”的企业文化，为客户提供激光增材制造、激光修复、3D打印一体化解决方案，并与客户开展多层次、多领域的合作。

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