激光表面处理及熔覆修理技术

来源：广东省技术创新服务中心 一、    激光表面强化技术原理简介 （一）激光相变卒火技术的基本特点     激光卒火技术，又称激光相变硬化―是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点，当激光移开后，由于仍处于低温内层材料的快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得卒硬层的过程。     激光卒火与传统工艺相比的主要特点：相比激光的能量密度更高，加热速度更快，不需要卒火介质，工件形变小，易于实现自动化等。激光卒火可以使工件表层0.1-1.0mm范围内的组织结构和性能发生明显变化。 （二）光熔凝卒火技术 1.激光熔凝卒火技术的基本特点：采用激光束将基材表面加热到熔化温度以上，当激光束移开后由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的表面处理工艺，即为激光熔凝技术。 2.激光熔凝处理特别适合于中、高碳钢与合金钢等材料制成的工、模具的表面强化。处理后显微硬度可以达到1000-1100Hv，耐磨性特别优越。 （三）激光表面强化技术的典型应用 1.发动机缸体与缸套内壁的激光卒火 2.活塞环槽卒火 3.包装机械瓦楞锟表面激光相变卒火 4.柱塞熔凝处理 5.各种异型公模具的激光卒火 二、激光熔覆技术     激光熔覆是利用自动送粉机将合金粉末送到激光熔池中，使合金粉末与基体同时熔化，形成金属覆盖层的工艺过程。 （一）激光熔覆修理技术概述 1.激光熔覆技术系统组成     系统组成：激光器，光学系统，行走机构，送粉器等组成。以激光熔覆修复技术为平台，加上现代先进制造，快速形成等技术理念，发展成为激光再制造技术。它是以金属粉末为材料，用数控系统控制激光头，送粉头和各运动轴按指定空间轨迹运行，光束与粉末同步输送，在修复部位逐层熔覆，最后生成与原型零件相似的三维实体     激光器：1-50kw二氧化碳激光器，多模；或用1kw以上的Nd：YAG激光器，多模。     光学系统：由导光和聚焦组成分硬光路和纤维导光两种：聚焦镜也分反射和透过聚焦。     行走机构：多维机械运动轴，以实现各类工件的修复。     送粉器：气载式和自动输送2种。自重式送粉，粉末利用率高达90%，气载式仅30-40%。在进行二位以下运动修复时，大多采用非气载式送粉，这样可节省粉末 2.激光熔覆的材料     目前激光熔覆所用材料与常规热喷涂技术基本一致，多为粉末型的Ni基、Fe激、Co激、WC、金属陶瓷等资料，可根据基材的性能选用不同材料进行修复或改性。修复材料要与基材基本性能一致，要与基材有互熔性，以实现冶金结合。 3.激光熔覆技术工业应用及前景展望     激光熔覆技术诞生以来，作为一种修复技术已得到许多重要应用。如英国P.R航空发动机公司将它用于涡轮发动机叶片的修复，美国海军试验室用于修复舰船螺旋桨叶等。我司对此项技术应用也在近年来取得很大进展。常规修复技术种类很多，每种技术各有其特点，也有应用的局限性，而精密可控成型的激光熔覆技术可弥补传统工艺的不足之处，该技术已成为重要发展方向，在我国也已成功的运用于航空、船舶、石化、电厂等领域、随着激光熔覆技术的发展与完善，可以预见，它对未来经济建设和国防建设将发挥巨大作用。