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激光熔覆,让工件从此焕发新生

2019-10-9 8:56:09

目前应用在激光熔覆市场的激光器类型主要分为三种:二氧化碳激光器、YAG激光器、半导体激光器他们各自特点如何?该如何选择?且听详细分解。

1
二氧化碳激光器

二氧化碳激光的波长一般为10.64μm,是半导体激光、YAG激光波长的10倍,为增加表面功率密度必须增加设备的输出功率,因此市场应用在熔覆市场的二氧化碳激光输出功率都很大。


但是,采用二氧化碳激光器的熔覆设备并不是激光金属熔覆工艺的最佳选择。

(1)设备采购、运行、维护成本都相对而言比较高,更换易损配件频率高且价格昂贵;

(2)设备体积庞大,不适于现场修复和与各种熔覆工装配合使用;

(3)二氧化碳激光热影响区极高,被熔覆配件受热变形率高,需要在熔覆过程中、熔覆后对熔覆配件进行复杂的保温处理。


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体积庞大的二氧化碳激光设备


2
YAG激光器

不同于二氧化碳激光器熔覆设备的高成本,YAG激光结构简单,易于修复,配件价格低,如果熔覆量不是大,可以作为不错的选择。


但YAG激光也有明显的缺点——电光转换率低,输出功率小,熔覆效率低,不适于进行大型构件,大面积熔覆,适合修复薄壁件、小件、高精度极易变形的配件。


3
直接半导体激光器

目前市场上应用于激光熔覆的较多是直接输出半导体激光器,直接输出半导体激光体积小,重量轻,50%的电光转换率,解决了二氧化碳激光体积大、笨重、输出激光波长过长等缺点,也解决了YAG激光不能生产大功率输出激光的难题。


但是直接输出半导体激光器在应用到熔覆时,也存在其自身的不足:(1)光束整形困难,难于将激光输出光斑整形到很小,所以不适合薄壁件、小件、高精度易变形件的熔覆;(2)直接面对被熔覆基体,基体的熔池热辐射对激光器发光bar条损伤极大,无法满足长时间加工应用。


设备成本高?不能同时满足大型器件和精密器件的加工需求?还需要长时间连续加工应用?既然,以上三种激光器在熔覆应用中都存在各自的缺点,是否有一种激光器,能够解决这些存在的熔覆功能不足呢?


   
光纤输出半导体激光器


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为了解决激光在石油、矿山行业液压杆应用中存在的各种熔覆功能不足,锐科激光研制出适合于矿山机械、涡轮动力设备、轧钢设备、大型模具等领域熔覆应用的高功率光纤输出半导体激光器。


√ 激光光束经光纤传导输出,无论是需要小光斑聚焦输出的高精度易变形配件还是需要大光斑的整形用于大面积熔覆,都能够轻松完成;

√ 激光光束经光纤传导输出,光斑功率密度分布均匀,激光熔覆熔池喷溅低,熔覆层细腻,无气眼;

√ 光纤传播距离长,可以与各种熔覆工装、机械手配合使用;

√ 激光经光纤传导输出,解决了熔池光辐射对激光器造成损害的难题;

√ 体积小,重量轻,操作简单,免维护,价格与直接输出半导体激光价格相当。


石油、矿山行业液压杆应用


激光熔覆技术是一种具有高新科技的表面改性与装备维修技术,能够显著改善金属表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能。


激光熔覆加工技术的适用范围和应用领域非常广泛,几乎可以覆盖整个机械制造业,包括矿山机械、石油化工、电力、铁路、汽车、船舶、冶金、医疗器械、航空、机床、发电、印刷、包装、模具、制药等行业。


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液压支架立柱


现代的石化工业基本上采用都是连续大量生产模式,在生产过程中,机器长时间在恶劣的环境下工作,导致设备内元件出现损坏,腐蚀、磨损,其中经常会出问题的零部件包括阀门、泵、叶轮、大型转子的轴颈、轮盘、轴套、轴瓦等,而且这些元件十分昂贵,形状大多数都很复杂,修复起来有一定的难度。


其中,液压杆磨损问题在工业企业设备管理与维护中时有发生:拉伤、划痕、和疲劳磨损等形式都很普遍。


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损坏待修复液压杆


传统修复工艺包括:补焊、钎焊、气保焊、电镀和喷涂几种工艺。但以上传统修复工艺会存在加热不均匀,修复效果不理想;结合力不高,容易脱落;焊层多孔,表面比较粗糙;不环保,环境污染大等问题,很容易在修复后再次出现磨损导致漏油现象的出现。


如何快速、有效的解决问题?并降低维修成本?激光熔覆成为一种让旧机械设备重新焕发新的绿色再制造方式。带你走进激光熔覆加工现场,究竟熔覆效果如何?我们来近距离查看一下。


熔覆后效果


严重的液压杆磨损,经过光纤输出半导体激光器进行激光熔覆加工,液压杆磨损已修复好,表面完全符工作要求。


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车铣后效果


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渗透探伤测试效果


激光熔覆除了可以针对各种磨损,腐蚀,铬痕,划痕,拉伤等金属缺陷的进行再制造修复之外,还可以对需要提高硬度,耐磨度,防腐,耐高温,无磁等要求的配件进行表面改性。


除了石油化工行业的液压杆可以利用激光熔覆进行再制造修复外,工程机械(液压杆、液压缸)、矿山机械、工业机械(螺杆、螺旋、轴辊等),阀门等行业,如各类阀门密封面(常规的碟阀、球阀、闸阀、截止阀、止回阀、安全阀、阀圈、阀座等)的耐磨喷焊,以及石油钻杆、轴承、轴、轧辊的磨损后的修复等领域,激光熔覆都可以发挥它制造与再制造的神奇妙用。

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