使用二极管进行激光器熔覆

激光熔覆生成的高质量镀层的寿命有时候甚至比电镀层还要长。

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激光熔覆生成保护层

熔覆是指通过焊接填充材料来进行部件的熔覆层焊接。熔覆可用于修复或者具有某一特定功能的表面的生成。为加工材料外部添加耐磨熔覆层 被叫做包覆。 表面熔覆层使用抗化学腐蚀的材料被称作电镀。

< h2>激光器熔覆

< p>工业中二极管激光器最重要的应用之一就是激光熔覆。 此项工艺被用于生成或者再生高质量的熔覆层。通过二极管激光器熔覆层的部件运用范围种类繁多:从中工业到车辆制造再到农业均有应用。

< p>激光熔覆时激光会在加工件表面产生熔池,同时添加熔覆层材料并用激光熔化。熔覆层材料会以粉末或者金属丝的形式被激光熔化后成为基体材料的熔覆层。加工时间短,不易变形,冷却时间短。熔覆成果就是熔覆层和基体材料金相结合。和热喷涂工艺相比,熔覆层不易剥落,和镀硬铬相比,不会危害身体健康。

< h3 class="h2">表面保护和复杂结构制造

< p>二极管激光器对于不同种类的熔覆都是理想的工具。显著优势是高度灵活性和加工时间迅速,加工部件低变形和使用附着性高的极细颗粒熔覆。高度耐磨的熔覆层表面几乎无需后续加工。 熔覆层的应用种类很多。金属工件高要求的表面耐磨性和防腐蚀性、高价值部件的修复、复杂结构的增材制造都可以通过 高效率的激光器得以实现。

< h3 class="h3">防腐蚀保护层

< p>激光熔覆的熔覆层能够有效防止蠕变腐蚀与裂缝腐蚀。在此可以用不锈钢或者镍合金来增材低度合金的钢材。混合后的材料采用二极管激光器加工,体积通常低于整体的5%。传统的工艺需要两侧镀层,而熔覆层只需1 mm 厚度就可以起到很好的防腐蚀效果。

< h3 class="h3">耐磨保护层

< p>另一项运用是防止表面磨损。这里激光熔覆和热喷涂相比有显著优势。激光镀层焊接在熔覆层和基体材料之间建立的金相连接和喷涂纯粹的机械连接相比更加牢固。材料通常是镍基底合金(In 625)与钨电石。这占到了熔覆层的60%重量。

< h3 class="h3">零部件修复

< p>在原始镀层上海可以用送粉或填丝的熔覆来进行修复焊接。旧的镀层被去除,工件表面被清洁后 新的熔覆层可以牢固地与基体材料金相结合在一起。 和防磨或防腐蚀保护层不同,在这里使用的是和基体材料一样的材料进行熔覆,可以修复磨损的表面、断裂的部位或部件上的其他损伤。只要有问题的材料可以进行焊接,理论上就没有什么限制。

< h3 class="h3">增材制造

< p>最后一项激光熔覆的应用领域是增材制造或3D打印。这里的熔覆层采用的也是一样的材料。通过加工系统相应的编程,结构复杂的部件也可以被生成。除了不锈钢,也会用到铝、钛和超合金材料,例如飞机制造的涡轮、机身和机翼。

< h3 class="h3">激光熔覆

< p>激光将金属工件和熔覆层粉末金相结合。基础材料可以使用不同的钢材、铸铁、铜、铝、镍基和钴基的合金。 熔覆层的组成可以是铁基合金 (低度合金的钢材、工具钢材、不锈钢), 镍基合金如Inconell (625, 718, 738), 钴基合金如钨铬钴合金、高温合金、铝合金、钛合金和以碳化物为防磨保护层的工具。最重要的是填充材料的形状为极细颗粒,直径只有40-120 µm,可运用于同轴粉末喷嘴。Laserline LDM 和LDF 二极管激光器在金属粉末熔化时会产生很好的效果:完美的附着力, 高精确度, 对于高硬度材料几乎不会产生孔洞和裂缝,低变形率。绝大多数情况下,经过混合后产生的表面无需后续机械加工。传统的淬火镀层工艺、例如等离子体-粉末-熔覆,相比之下产生的熔覆层寿命不够长。 

< h3 class="h3">填丝激光熔覆

< p class="bodytext">这一工艺中 激光源将 填充金属丝和需要镀层的部件材料熔化。所用金属丝的直径约为0,8至1,6 mm,通过标准的金属丝传送器送入熔覆加工过程。现在的加工约90 %是送粉焊、10 % 是填丝焊。填丝焊的 运用领域  有部件修复以及表面功能性处理。这项工艺非常节省材料、焊缝干净而且无需后续加工。

二极管激光器在油汽行业的应用

石油、天然气工业领域的发展离不开高性能的钻孔工具。它们不仅要能承受巨大压力,在没有耐磨保护的情况无法达到很长的寿命。这就需要使用激光熔覆来为这些工具涂上一层特殊熔覆层。激光熔覆工艺成为这一应用的标准加工方法。Laserline的LDF 和 LDM 二极管激光器 取得了非常良好的成效。

严苛环境下的裂纹修复

除了保护层修复,零部件的裂纹也可以通过激光焊接修复。然而,这样的部件往往不易于从现场拆卸。比如,要将损坏的齿轮从设备中立即取出就是不太可能的。这种情况下须将激光器运输到修复现场。Laserline二极管激光器重量轻、易于集成且可移动,甚至可以安全地放置在非常狭窄的脚手架上。Laserline激光器非常适用于现场修复。

将可移动的二极管激光系统LDF 3000-60和控制机器手臂安装于25 m高处,通过激光熔覆(金属增材制造)来修复齿轮上的裂纹。