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激光修复

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激光熔覆修复技术
 
低速重载设备激光熔覆修复技术
低速重载设备受基体合金原材料限制,不能全面兼顾零部件的使用要求,如果提高表面硬度,会导致零部件的疲劳强度下降;如果降低零部件的表面硬度,其耐磨性能较差,从而导致零部件的寿命降低。
 
针对低速重载设备采用激光熔覆技术进行维修时,根据其损伤形式和使用要求,有针对性地选用合金粉末,使用激光熔覆梯度功能复合技术,可使修复后的零部件在疲劳性能满足使用要求的前提下,耐磨、耐蚀性能得到大幅度提高,经激光熔覆修复后的低速重载设备零部件,其使用寿命与新制造的零部件相比,是新制造件的几倍或几十倍。
 
多年以来,在低速重载设备大量应用的冶金行业,经激光熔覆批量修复零部件有齿轮、传动轴(中间轴)、联轴器、轧机机架(牌坊)及飞剪等。用户甚至把新购的零件在使用前就用激光在零件表面进行熔覆,以达到大幅度提高耐磨、耐蚀性能。
 
高速转动设备激光熔覆修复技术
 
高速转动设备的维修,不但要保证修复部位的结合强度、满足零部件的使用条件,还要确保零部件的安全运行周期。
 
对高转速动设备进行维修时,首先要对零部件进行机械尺寸校核、无损检测与缺陷判断、故障诊断与失效分析,如有必要,还要进行强度计算与寿命评估等工序。依据上述分析,不但保证零部件的安全运行和使用寿命,而且还可以通过有针对性地选择粉末材料和激光熔覆工艺,使高速转动设备零部件的损伤部位的性能得到大幅度提高,提高了抗同类损伤的能力,实现维修部件寿命超过新品寿命再制造工艺设计。
 
多年以来,为石化、冶金、电力、军工等行业的烟气轮机、轴流压缩机、螺杆压缩机、往复式压缩机、高炉能量回收机组(TRT)、汽轮机、燃气轮机、航空发动机、舰船动力设备等关键零部件进行了批量维修和再制造,解决了用户设备维修的难题,被业内称为“动设备修复专家”。
激光熔覆专用材料制备技术
激光熔覆专用材料,是根据熔覆层对力学性能、耐磨性能、耐蚀性能的综合要求,考虑激光熔覆的工艺特性,调整相应合金元素含量,专门定制的粉体或丝体材料。公司现已研制出铁基、镍基、钴基三大类,几十种激光熔覆专用材料。
 
根据激光熔覆工艺特点,激光熔覆专用材料的制备,重点考虑以下几方面因素:
1、吸收系数:不同材料在不同状态下对不同波长激光反射系数差异较大,应根据激光熔覆具体工艺,选择对激光反射较低的材料,提高激光熔覆过程中激光吸收系数。
 
2、裂纹控制:激光熔覆过程急冷急热,激光熔池温度梯度较大,选择合金体系时,应考虑避免合金在快速凝固过程中形成裂纹。
 
3、性能满足:根据熔覆层性能要求,调整熔覆材料合金成分。对耐磨熔覆层应添加形成高耐磨相元素,耐蚀熔覆层应添加形成稳定钝化膜元素,耐高温氧化熔覆层应添加形成致密氧化膜元素,耐疲劳熔覆层应调整合金元素含量,在保持强度性能足够的条件下,大幅提高覆层韧性及疲劳性能。
激光耐磨熔覆层制备技术
磨损失效是金属零部件在使用过程中的主要失效方式之一,由此每年给工业企业带来上千亿的直接经济损失。
根据金属零部件磨损失效机理,采用能形成碳化物、硼化物、氮化物及金属间化合物等耐磨相的基体合金,采用激光熔覆工艺方法,在需要进行耐磨防护的金属部件表面,熔覆一层一定厚度且与基体为冶金结合的耐磨覆层。
 
由于激光熔覆过程中,熔池冷却速度极快,因此,在耐磨相的选择上,可以选择让合金形成过饱和非平衡耐磨相,也可以通过后续热处理,让过饱和基体沉淀析出新耐磨相。
 
当工件需要3mm以下的耐磨层时,激光熔覆耐磨熔覆层与传统的堆焊耐磨层相比具有以下优势:熔覆层稀释率小,结合界面热影响区小,零部件热变形小。因此,对高精度、高附加值零部件进行耐磨防护时,当零部件疲劳性能要求较高、耐磨层与基体要求冶金结合,采用激光熔覆耐磨层是较佳防护工艺。
 
激光防高温氧化熔覆层制备技术
金属零部件在高温状况下使用,其高温氧化失效是制约零部件使用寿命的关键因素,为提高金属表面的抗氧化性能,通常是向基体合金中添加能形成致密氧化膜的元素。一般选择加入Cr、Al等合金元素,形成Cr2O3、Al2O3等结合强度高、致密好的氧化膜。
 
在合金中加入Cr、Al等元素,受力学性能影响,其添加量有一定限制,如Al含量过高,会影响合金焊接性能,Cr含量过高,会影响合金疲劳性能。因此,合金在考虑力学性能的基础上少量添加抗氧化性合金元素,其基体合金抗氧化性能得不到充分的保障。
 
针对金属零部件的高温服役情况及氧化失效机理,采用能够在使用工况下形成具有保护性氧化膜的合金,用激光熔覆工艺方法在需要防护的表面熔覆一层与基体为冶金结合的抗氧化金属熔覆层,从而大幅度提高零部件在高温工况下的使用寿命。
 
在不影响基体力学性能的前提下,我们可以为高温使用零部件提供Cr含量50%,Al含量20%等一系列优质抗氧化激光熔覆合金覆层。
 
激光防腐蚀熔覆层制备技术
【激光防腐是金属零部件耐蚀合金表面防护领域里革命性的新技术】
 
金属部件在使用过程中,如果表面能够形成致密稳定的钝化膜,其使用寿命比表面无钝化膜的金属部件能够提高上千倍。
金属零部件防腐,通常采用两种办法来解决,一种是使用整体耐蚀合金制造零部件,其优点是可靠性高,耐蚀性能好,缺点是制造成本高,一次性投入较大;另一种是采用电镀、喷涂等表面防护手段来进行防护,其优点是成本低,施工方便,缺点是防护可靠性差,在一定周期内需要反复多次进行防护。
激光熔覆防腐蚀覆层,就是根据金属部件使用介质及运行状态,选择能在此工况下形成致密钝化膜的耐蚀合金,用激光熔覆工艺方法在需要防护的表面熔覆一层与基体为冶金结合的耐蚀覆层(0.3~0.5mm),从而大幅度提高金属零部件的使用寿命。
通过使用激光熔覆工艺对金属零部件进行防腐,与整体使用耐蚀合金相比,在耐蚀性能相当,可靠性相近的情况下,金属部件制造成本大幅度下降,仅为原制造成本的20%~40%。与电镀、喷涂等技术相比,由于激光熔覆层与基体为冶金结合,熔覆层致密无孔隙,因此其耐蚀性能及防护可靠性均大幅度优于电镀、喷涂等传统工艺方法。 
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