一、激光熔覆技术简介
激光熔覆技术又被称为激光堆焊,是一种在现代工业发展过程当中相对常见的一种定向能量沉积技术,其具体的原理是借助高能级的激光束照射将特定的金属合金进行融化,并且将融化后的金属合金在先前的沉积层上或基板组件上进行快速的扩展与凝固,这种方式不仅可以精确的选择性应用所添加的材料,而且还能够使熔覆的部分与原部分紧密的结合,同时还不会对底层材料进行稀释与热量输入,从而可以有效的对底层零件进行增材制造或堆焊。在现代工业的发展过程当中,激光熔覆技术能够有效的在工业产品表面生成能够防止磨损与腐蚀的保护层,这样不仅可以直接提升工业产品的寿命与性能,更能够有效的实现对自然资源的节约;除此之外,使用激光熔覆技术还能够实现对工业产品的有效修复,因此在现代工业当中有着非常重要的地位[1]。
二、激光熔覆技术的主要作用
(一)节省生产成本
在现代工业发展的过程当中,能够有效节省工业生产的成本是激光熔覆技术最显著的特点之一。比如,当一个零件需要钛合金级别的性能,但如果使用钛合金进行材料的熔铸又会导致零件的生产成本过高,此时就完全可以先使用低成本的钢材来进行零件的制造,之后使用激光熔覆技术在钢制零件的表面熔覆一层钛合金,这样就可以在节约成本的同时使零件具备钛合金级别的性能。虽然,在很多企业的印象当中激光熔覆技术是一种成本相当高的技术,但这种看法主要是由于激光机器本身的投资与运营成本带来的。随着现代科学技术的发展,新型的固态激光器发射的光纤耦合光束已经可以取代以往激光熔覆技术中使用的激光器,这不仅直接降低了激光熔覆技术的成本,还对激光熔覆技术的范式造成了一定的转变,从而使激光熔覆技术在更多的行业中得到了应用。
(二)修复重要零件
除了可以通过节省贵重材料的应用来降低工业的生产成本之外,激光熔覆技术在现代工业的发展过程当中还有一项重要的作用,那就是对重要的设备零件进行有效的修复。比如,在一些对零件精度要求较高的重要设备的运行过程当中,有部分零件将会随着时间的推移发生一定程度的磨损,进而直接影响到设备运行的稳定性;如果直接针对这类零件进行采购,那么零件本身的生产精度要求就会导致这个零件的采购成本相对较高。但借助激光熔覆技术,工作人员就可以将零件受到磨损的部位通过合金的熔化覆盖对其进行有效的填补,而且由于激光熔覆技术特性的原因,这样熔覆的金属层还能够与原本的零件进行紧密的结合,不会发生稍加使用就出现脱落的现象,从而使零件的寿命得到有效的延续。不仅如此,激光熔覆技术的应用还可以使零件获得一定的强化,比如还是对高精度磨损零件的需求,工作人员就可以使用激光熔覆技术将一些有着优秀耐磨性的金属材料覆盖在零件的表面,使修复后的零件获得比原先更好的性能以及更高的使用寿命。
三、激光熔覆技术在工业领域的应用方向
(一)对涡轮动力设备的修复与改造
在现代工业的发展过程当中,各种涡轮动力设备通常有着非常重要的作用,但有很多涡轮动力设备会在长时间的使用中出现严重的腐蚀、金属疲劳与磨损等现象,严重降低了这些价格昂贵的设备的寿命。而借助激光熔覆技术的应用,人们就可以对这些设备进行有效的修复,甚至可以对涡轮动力设备当中的关键零部件进行有效的修复再造,甚至可以使其使用寿命得到更好的提升,同时有效的节约大量的设备维修费用,进而创造非常可观的经济效益。
(二)对特定设备零部件的修复与强化
在现代工业发展的过程当中,有很多的设备中都有着一些高载荷零件、高精度零件以及高合金成分零件,这些零件不仅造价昂贵,修复困难,而且往往在设备的运行过程当中承担着重要的作用,也非常容易在设备运行中受到磨损。比如,在冷轧钢或热轧钢生产线上使用的传动接轴、中间轴、万向节等就非常容易产生磨损与疲劳。而借助激光熔覆技术的应用,就可以使这些关键零部件得到有效的修复,不仅可以使其使用性能恢复甚至超越原有的标准,还能够有效的提升零件的使用寿命。
(三)对汽车覆盖件大型模具的修复与强化
在现代工业当中,汽车制造业中的许多覆盖件都是使用机械冲压成型的,这种工艺虽然可以节省覆盖件的生产时间,但却会对冲压模具造成相当大的磨损与破坏,进而导致这些冲压件的产品质量逐渐下降。而使用激光熔覆技术,汽车生产厂商就不需要在模具发生损坏之后更换新的模具,而是通过激光熔覆的方式对模具磨损与毁坏的部分进行有效的修复与强化,这不仅可以直接提升这些模具的使用寿命,更能够使模具本身原有的损伤如裂纹、崩塌等得到有效的修复,从而使汽车覆盖件的生产成本得到大幅降低。
(四)对矿山机械零件的修复与强化
在现代工业发展的过程当中,矿山相关的机械是非常容易在工作的过程当中出现磨损与毁坏的,比如矿山采掘机的截齿就是非常容易在使用中逐渐降低寿命的,通常在煤岩层掘进约50米左右就会因磨损而失效。借助激光熔覆技术,工作人员就可以对矿山机械的零部件进行有效的修复与强化,比如矿山采掘机的截齿经过激光熔覆技术进行修复强化之后,表面熔覆高强度合金层的截齿的有效掘进深度就可以得到大幅度的提升,从而使矿山的开采工作效率得到非常好的提高。
结束语
作为出现于上世纪却在当今社会中逐渐兴起的一种新兴制造技术,激光熔覆技术能够对各种工业设备以及零件进行有效的修复与强化,从而在降低工业生产成本的同时有效的改善设备零件的特性。只有不断加深对激光熔覆技术的研究与运用,才能在推动我国工业发展进步的同时促进节约型社会的建设。
参考文献
肖林林,任雁,高秋华,李征,王智.浅谈激光熔覆技术研究进展[J].新技术新工艺,2021(07):5-7.DOI:10.16635/j.cnki.1003-5311.2021.07.002.
见飞龙,刘琪,杨强,王泽.激光熔覆技术在石油钻井设备再制造中的应用[J].表面工程与再制造,2022,22(03):21-25.
杨新意,程延海.激光能量密度及路径对熔覆层成形性的影响[J].机械工程师,2022(05):23-25.
作者简介:
陈吾越(1992.7-),男,汉族,浙江省兰溪市人,大学本科学历,工作单位:杭州汽轮机股份有限公司,研究方向:金属材料。