激光熔覆技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)比

目前，國(guó)內(nèi)替代電鍍技術(shù)的解決方案主要為激光再加工技術(shù)，該技術(shù)逐漸成為新的行業(yè)發(fā)展方向。該技術(shù)核心在于利用激光熔覆技術(shù)代替電鍍硬鉻，用激光淬火替代高頻淬火、中頻淬火，同時(shí)利用激光技術(shù)進(jìn)行滲氮表面處理，不僅有效控制了電鍍的污染問(wèn)題，還大大節(jié)省了生產(chǎn)成本，整個(gè)修復(fù)過(guò)程不受作業(yè)環(huán)境的影響。其中，激光熔覆技術(shù)采用激光在零件基體表面涂覆高性能金屬材料，由于激光束極高的能量致使熔覆材料和母材同時(shí)熔化，快速冷卻后形成完美的冶金結(jié)合涂層，從而顯著改善零件表面的耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化等特性。相對(duì)于傳統(tǒng)鍍鉻工藝，激光熔覆是一種綠色制造工藝，在生產(chǎn)工藝上更為簡(jiǎn)單、能耗更低，生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生廢水、廢氣等污染物，大大節(jié)約了處理廢棄物的成本，另外，激光熔覆材料與基材的結(jié)合是冶金結(jié)合，不會(huì)出現(xiàn)涂層剝落、分層等現(xiàn)象。涂層硬度、韌性、耐腐性等性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的鍍鉻工藝。

熔覆與電鍍價(jià)格對(duì)比

經(jīng)研究加工批量化軸類零件成本表明，使用傳統(tǒng)鍍鉻工藝服務(wù)做電鍍厚度0.10mm的價(jià)格與輝銳用超高速激光熔覆工藝服務(wù)熔覆0.5mm厚度的價(jià)格基本相當(dāng)，隨著國(guó)家及地方環(huán)保政策的進(jìn)一步落地及強(qiáng)硬實(shí)施，以上電鍍成本均有較大幅度的上調(diào)，使得熔覆價(jià)格與電鍍價(jià)格越來(lái)越接近。另外，鑒于熔覆功能層的使用壽命周期遠(yuǎn)高于電鍍涂層的使用壽命周期，對(duì)于煤機(jī)最終用戶來(lái)說(shuō)，采用新技術(shù)的產(chǎn)品比采用傳統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)品更能節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本，亦即未來(lái)市場(chǎng)會(huì)主動(dòng)傾向于激光熔覆技術(shù)的大面積推廣以替代傳統(tǒng)電鍍工藝。

高速熔覆設(shè)備

針對(duì)煤機(jī)液壓立柱批量生產(chǎn)的需求，提高設(shè)備使用效率和性價(jià)比，輝銳在二代超高速設(shè)備基礎(chǔ)上研發(fā)了的專用激光超高速熔覆的系列設(shè)備。采用堅(jiān)實(shí)鑄造床身和成熟的多軸數(shù)控系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

圖1 超高速熔覆設(shè)備UHS-iCoating® C636，回轉(zhuǎn)直徑600mm，加工行程3m

圖2 車削復(fù)合超高速熔覆設(shè)備UHS-iCoating® H658A，回轉(zhuǎn)直徑800mm，加工行程4.5m

煤機(jī)行業(yè)應(yīng)用案例

液壓立柱修復(fù)

高速激光熔覆設(shè)備進(jìn)行液壓立柱激光熔覆，其圖片及效果如下圖。由于超高速激光熔覆的涂層表面光潔度較高，熔覆后的表面直接精磨掉0.05mm即可見(jiàn)光，達(dá)到Ra0.4。

圖3 立柱修復(fù)圖

立柱整體熔覆采用線形光斑，熔覆效率高，熔覆效果好，表面平整。機(jī)器采用直線程序，螺旋形熔覆。熔覆完成之后立柱表面無(wú)明顯缺陷，熔覆厚度達(dá)到原始尺寸并留有加工余量。

圖4 線形光斑熔覆效果

鏈輪修復(fù)

經(jīng)過(guò)不同熔覆修復(fù)方案的嘗試及修改，最終針對(duì)鏈窩工作面失效修復(fù)問(wèn)題，采用逆向建模—激光立體成型修復(fù)嚴(yán)重部位，示教熔覆強(qiáng)化整體工作面，兩種方式結(jié)合，靈活使用。相對(duì)傳統(tǒng)堆焊+表面淬火方式，可以有效節(jié)省工序，且修復(fù)層冶金結(jié)合良好、無(wú)缺陷。

圖5  鏈輪熔覆效果

圖6 橫截面與縱截面微觀金相

煤機(jī)刮板與截齒修復(fù)

刮板機(jī)槽板表面原始硬度約HRC40，單個(gè)槽板熔覆尺寸1650mm*100mm。采用輝銳移動(dòng)設(shè)備四點(diǎn)式噴嘴熔覆Fe-S03粉末，熔覆厚度約4mm，熔覆層硬度達(dá)到HRC48。

圖7 刮板槽板修復(fù)

采煤機(jī)鉆頭截齒待修復(fù)區(qū)域原氏硬度約HRC50，用移動(dòng)設(shè)備四點(diǎn)式噴嘴熔覆，熔覆效果如下圖所示。熔覆層硬度經(jīng)測(cè)試達(dá)到HRC55。設(shè)計(jì)相應(yīng)的工件固定定位工裝，免除示教過(guò)程，操作人員只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的工件上下料，提高生產(chǎn)效率，實(shí)行批量化修復(fù)。

圖8  熔覆前后對(duì)比圖

各種軸類件修復(fù)

激光熔覆可對(duì)各類電機(jī)轉(zhuǎn)子軸、減速機(jī)傳動(dòng)軸、軸頸磨損部位進(jìn)行增材修復(fù)，不僅恢復(fù)尺寸，還可采用更高性能材料，提高零件耐磨性能延長(zhǎng)使用壽命。                 

圖9 對(duì)煤礦裝備的各種軸類件進(jìn)行激光熔覆修復(fù)

內(nèi)件修復(fù)

輝銳針對(duì)管件內(nèi)壁修復(fù)率先自主研發(fā)了高速內(nèi)徑激光熔覆設(shè)備，可以修復(fù)最小直徑為120MM的管道，修復(fù)深度可達(dá)2米。該設(shè)備解決了傳統(tǒng)激光熔覆設(shè)備修復(fù)管道內(nèi)壁受限和修復(fù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件激光頭受限問(wèn)題。

圖10 內(nèi)孔激光修復(fù)