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赛斐尔:激光熔覆技术的应用

发布时间:2019-08-13 14:13:27  浏览次数:

激光熔覆技术在工业上的应用主要有尺寸恢复、表面改性或两者兼而有之。与传统弧焊相比,采用激光熔覆技术进行磨损部件的尺寸恢复能够最大程度的减少由熔覆过程的热循环对母材产生的消极影响。对于那些比较敏感的高强钢、高性合金钢、不锈钢、镍基合金等材料,它们的强度需要经过热处理强化才能获得,因此这一类钢种的焊接修复只能采用激光熔覆的方式,因为只有激光熔覆才能最大程度的降低非焊接区域母材的性能恶化。
 
激光熔覆技术在表面改性方面也应用较多,对于一些在特殊环境下工作的部件,全部采用特殊材料进行制备价格高昂,而表面改性仅需要对表层材料进行特殊处理,从经济适应性方面具有明显的优势。在很多部件的应用中,部件表面的改性对整个共建的机械强度和韧性储备方面影响巨大。因此对于在苛刻环境下服役的钢制工件如果没有经过表面处理,根本就无法实现客观的使用寿命。比如磨损环境下的自然资源提炼行业是激光熔覆的主要应用领域。在采矿、石油勘探、天然气开采等行业中,参与地面开采的工具会直接与岩石和复杂泥浆接触,这些工具即使经过了表面耐磨处理,也可能会在数小时或单个班次下磨损失效。部件失效引起的成本、安全性和生产过程停机等问题很可能是灾难性的,因为在设备发生过程停机后,往往会花费原始成本的数倍进行设备重置。定向钻进工具的表面改性是典型的激光熔覆案例,采用激光熔覆技术进行表面改性后能够确保钻孔作业的顺利实施。一旦钻进工具发生破坏,就可能需要在井下数公里范围内进行失效钻头的移除,因此由这类钻进工具带来的停机成本会更加的复杂。激光熔覆技术适用于多种钻进工具的表面改性,包括内孔和外部钻进工具,采用激光熔覆技术能够提高钻进作业的成功率,并最大程度的发挥这些工具的性能和使用寿命。


耐腐蚀涂层制备是激光熔覆技术的另一典型应用领域
 
不锈钢、镍基材料在剧烈的化学腐蚀条件下具有优越的耐腐蚀性能,因此常被用来保护容器、管道以及传输腐蚀性介质装备的内表面免受腐蚀。
 
虽然从传统角度上看激光熔覆技术还是一种表面堆焊技术,但是它为工业尺度下激光增材制造的可能性开启了大门。通过逐层沉积,激光熔覆技术能够实现特征层,甚至整个工件的近净成形3D打印,而这仅能通过精确控制热量和高精度自动化的激光熔覆才能实现。可以通过激光束的聚焦控制热量和过程自动化的精度来实现。从实验室条件下1平方英尺的3D打印平台到工业级的昂贵型、不受尺寸限制的大型粉末铺置机床,激光熔覆技术有效填补了两者之间的空白区域。
 
采用传统的手段制造工件基体,然后使用激光熔覆对其特殊部位进行制备,这种混合或复合型的加工手段极受企业欢迎。通过在已有的工件表面进行激光熔覆增材制造,突破了传统的减材制造技术瓶颈,实现了特殊结构和具有特殊性能的工件制备,相比传统减材制造,明显提高了加工效率并降低了生产成本。对于工业规模中的中到大型元器件制造,这种复合制造方法很可能会在未来几十年内显著地改变制造业的格局。

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