二极管激光器金属沉积 LMD

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。

复杂结构的表面保护和施工

二极管激光器是各种沉积焊接的理想工具。其基本优点包括灵活性高、加工时间短、处理后的工件变形小以及涂层细腻、附着力强。极其耐磨的表面几乎不需要返工。需要额外涂层的原因有很多。无论是保护金属工件受力较大的表面免受磨损和腐蚀,还是修复高质量部件,都可以通过激光有效地进行涂层处理,复杂结构的生成生产也是如此。

激光金属沉积

二极管激光器在工业领域最重要的应用之一是激光熔覆。这是一种生产或修复高质量激光涂层的成熟工艺。从重工业到汽车生产和农业,通过二极管激光熔敷焊接精制的部件被广泛应用于各个领域。

在激光金属沉积焊接中,激光束在工件表面形成熔池,涂层材料被送入熔池,同时被激光熔化。以金属丝或粉末形式提供的附加材料在被激光熔化后在基材上形成一层。反应时间很短,只会造成轻微变形,冷却过程也很快。最终形成一层与基底材料冶金结合的涂层。这种涂层比热喷涂涂层更耐磨,而且与硬镀铬不同,对健康无害。

目标:佩戴保护

这种工艺的另一个动机是保护表面免受磨损。在这方面,激光熔覆与热喷涂等其他方法存在竞争关系。由于激光熔敷焊接能在基体材料和附加层之间形成冶金结合,因此比纯机械喷涂工艺的使用寿命要长得多。材料通常是含有碳化钨的镍基合金(In 625)。按重量计算,它们最多可占涂层的 60%。

目标:耐腐蚀

激光涂层非常适合防止蠕变腐蚀和缝隙腐蚀。为此,不锈钢和镍合金可用于低合金钢。使用二极管激光作为能源时,材料的混合程度通常低于 5%。因此,一层约 1 毫米的涂层就足以提供良好的防腐保护,而替代工艺和传统工艺则需要两层。

激光金属沉积 - 应用与实例

介绍激光金属沉积焊接 (LMD),也称为激光熔覆,以我们应用中心的实例为例。有关激光熔覆的更多示例和更多信息,请访问 LIVELINE媒体库。

如果您有任何疑问或希望了解更多有关激光金属沉积 (LMD) 的工业应用和工艺,请随时联系我们。

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维修组件

除初始涂层外,还可以采用线材或激光粉末沉积焊接的形式进行修补焊接。在去除旧涂层并清洁工件表面后,就可以生产出极其稳定的新涂层,其中包括通过冶金方法将涂覆的材料粘合到基体材料上。与磨损或腐蚀保护不同的是,在修复磨损表面、破损部件或其他部件损坏情况时,通常会在基础材料上使用相同的材料。只要有关材料能够进行焊接,实际上就没有任何限制。

生成制造

激光沉积焊接的最后一个主要领域是部件的生成,通常称为增材制造(AM)或三维打印。在这一领域中,也会使用多层相同的材料。因此,混合无需单独考虑。如果对加工系统进行适当编程,还可以逐层生成具有复杂结构的部件。除不锈钢外,铝、钛和超合金的应用也越来越广泛,因为它们被用于飞机制造中的涡轮机、机身和机翼。

Oil and gas platform on the ocean by Laserline diode lasers

石油和天然气行业中的二极管激光器

开采油气田需要高性能的钻具。这些工具承受着巨大的应力,如果没有磨损保护,就不可能达到较长的使用寿命。因此,越来越多地采用二极管激光熔覆技术的特殊涂层在一段时间内成为了标准涂层。Laserline 的LDM 和 LDF 二极管激光器在这方面取得了卓越的成果。

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用粉末或金属丝分层堆积


激光熔覆

激光束将金属工件与喷涂的粉末连接起来。可使用各种钢、铸铁、铜、铝、镍基合金和钴基合金作为基材。粉末层由铁基合金(低合金钢、工具钢、不锈钢)、镍基合金(如铬镍铁合金(625、718、738))、钴基合金(如星状金属)、高温合金、铝合金、钛合金和含有碳化物的材料形成,以提供额外的磨损保护。决定性因素是能否获得粉末状填充材料,其典型粒度为 40-120 µm,以便能够使用同轴粉末喷嘴。在熔化金属粉末时,Laserline LDM 和 LDF 二极管激光器可实现出色的效果:极佳的附着力、高精度、几乎无气孔、有限的裂纹、高硬度和最小的变形。在大多数情况下,混合后的表面无需进一步加工。而传统的硬面工艺,如等离子粉末沉积焊接,在许多应用中都无法达到足够长的使用寿命。

带金属丝的激光金属沉积

在此过程中,激光束会熔化送入的线材和待涂覆部件的材料。使用的线材直径约为 0.8 至 1.6 毫米,通过市售的送丝机送入增材焊接工艺。据估计,目前 90% 的应用涉及粉末喷涂,10% 涉及金属丝喷涂。激光熔敷焊丝的应用领域包括部件修复和表面功能化。该工艺特别经济、清洁,可将返工减少到最低限度。

Workpieces for repair welding can be handled by Laserline diode lasers even in difficult surroundings due to their large flexibility.

困难条件下的裂缝焊接

除了保护涂层受损外,部件上的裂缝也会导致必须进行焊接修理。然而,这些部件并不总是很容易接触到:例如,在不容易拆卸破损齿轮的情况下,如果有疑问,激光就必须照射到工件的金属上。有了 Laserline 二极管激光器,这就不成问题了:这种激光器重量轻、结构紧凑、机动性强,甚至可以在狭窄的脚手架上高空使用,并根据需要进行安全定位。这意味着可以支持所有必要的焊接工作。

在 25 米高处安装了移动式LDF 3000-60 二极管激光系统和控制机器人,利用激光金属沉积焊接技术修复齿轮上的裂缝。

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