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激光熔覆技术的发展前景

文章编辑:【天正科技】发布日期:2021-05-29 15:34:51

(一)矿山机械行业
矿山机械主要任务是为煤炭、钢铁、有色金属、化工、建材等部门的矿山开采,以及为铁路、公路、水电等大型工程的施工提供先进、高效的技术装备??笊交翟诰媒ㄉ韬蜕缁岱⒄怪姓加蟹浅V匾淖饔?,矿山机械制造业是国家建立独立工业体系的基础,也是衡量一个国家工业实力的重要标志,属于国民经济的支柱行业??笊交敌幸涤捎谄湫幸敌灾实奶厥庑?,每年产生大量的废旧零部件,据统计预测,到2020年,矿山机械平均报废量将达近百万吨,因此矿山机械再制造越来越受国家与企业的重视,这对推动我国经济可持续发展有着极其重要的意义。随着再制造技术的不断发展完善,越来越多的矿山机械零部件通过再制造得以重新利用,变废为宝,不仅减少了资源和能源的浪费,而且对于整个社会经济的可持续发展起到积极的推动作用。
(二)航空航天方向应用
航空航天领域中,零件形状复杂,性能要求高,并且大部分零件价值不菲,更换成本高。激光熔覆最先在航空航天领域获得应用,主要用于修复再制造复杂形状零件,也可在材料表面熔覆高硬度、耐磨、耐蚀、耐高温材料。MTU等国外航空制造企业采用激光熔覆技术进行发动机叶片修复再制造,已掌握相关应用技术。国内也有采用熔覆技术再制造发动机转子和高温合金涡轮导向器的失效叶片的应用,并取得良好效果。国内激光熔覆再制造的航空发动机叶片应用已成批量,累计已有4万多件,投入使用安全运行33万小时。
(三)钢铁行业的应用
轧辊是轧材企业生产中的耗材。2012年,国内钢铁企业消耗的辊材已超过200万t,是钢铁行业中设备最主要的耗材。钢铁企业热轧工艺应用较多,热轧辊须具备优异的抗磨性,轧辊材质组织紧密,硬度分布均匀,具有较低的热膨胀系数及较高的散热能力,以及高温稳定性能、抗氧化及抗高温蠕变性能。轧辊质量直接影响着轧机的效率及产品质量,因此对修复具有很高的技术要求。通常轧辊的失效方式有热龟裂、剥落、疲劳磨损、磨料磨损等。采用激光熔覆技术,针对轧辊材质、工作环境、技术要求,选择对应的熔覆合金粉末及熔覆工艺,熔覆层与基材实现良好的冶金结合,熔覆层组织致密细小,表面硬度可达到50~60HRC,起到了很好的强化修复作用。修复后的轧辊表面耐磨耐冲击等使用性能相比传统修复工艺提高数倍,价格约为新轧辊的1/3。
(四)海洋船舶方向应用
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。
(五)汽车领域
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。

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