一、什么是激光熔覆

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了對材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。

與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)，因此激光熔覆技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。

二、激光熔覆工藝特點(diǎn)

1、激光熔覆層與基體為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度不低于原基體材料的95%;

2、對基材的熱影響較小，引起的變形也小;

3、材料范圍廣泛，如鎳基、鈷基、鐵基合金、碳化物復(fù)合材料等，可滿足工件不同用途要求，兼顧心部性能與表面特性;

4、熔覆層及其界面組織致密，晶粒細(xì)小，無孔洞，無夾雜裂紋等缺陷;

5、可對局部磨損或損傷的大型設(shè)備貴重零部件、模具進(jìn)行修復(fù)，延長使用壽命;

6、熔覆工藝可控性好，易實(shí)現(xiàn)自動化控制;

7、對損壞零部件，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、快速修復(fù)，減少因故障停機(jī)時間，降低設(shè)備維護(hù)成本。

三、激光熔覆的工藝原理

激光溶覆是利用高能激光束輻照，通過迅速熔化、擴(kuò)展和凝固，在基材表面熔覆一層具有特殊物理、化學(xué)或力學(xué)性能的材料，構(gòu)成一種新的復(fù)合材料，以彌補(bǔ)基體所缺少的高性能。能充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，克服彼此的不足。

激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預(yù)置式激光熔覆和同步式激光熔覆。

預(yù)置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基體材料表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中粉末的形式最為常用。預(yù)置式激光熔覆的主要工藝流程為：基體材料熔覆表面預(yù)處理-預(yù)置熔覆材料-預(yù)熱-激光熔化-后熱處理。

預(yù)置式激光熔覆

同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進(jìn)行同步送料。同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基體材料熔覆表面預(yù)處理-送料激光熔化-后熱處理。

 

高損耗，礦山機(jī)械期待技術(shù)革新

  目前，我國已是礦山機(jī)械的生產(chǎn)大國、消費(fèi)大國和進(jìn)口大國。礦山機(jī)械是對應(yīng)用于礦山的建井、采掘、礦井提升運(yùn)輸、破碎、磨礦、篩分、洗煤、選礦、焙燒等各類設(shè)備的總稱。其量大面廣，且使用工況惡劣，零件表面磨損、磨蝕和劃傷嚴(yán)重，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約有1/3～1/2的能源被消耗在摩擦上，由于摩擦導(dǎo)致的磨損失效占設(shè)備損壞的70%－80%，每年損失都在上千億美元。特別是在高速、高溫、高壓等條件下工作的零件，往往會因其表面磨損而造成零件報(bào)廢，導(dǎo)致設(shè)備停用。

  另外，礦山機(jī)械的特點(diǎn)是體積龐大、價格昂貴、裝卸困難，而且保養(yǎng)維修工作量大，因此在設(shè)備因磨損損壞而停止運(yùn)行時，會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如若改進(jìn)耐磨材料提高零部件加工精度，改善設(shè)備結(jié)構(gòu)的可靠性，將可以推遲設(shè)備磨損的期限。因此，開展礦山機(jī)械再制造或升級改造加工勢在必行。

激光熔覆

  為了解決礦山機(jī)械零部件磨損和腐蝕嚴(yán)重的問題，激光熔覆技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)效益很高的新技術(shù)，它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質(zhì)，既降低了成本，又節(jié)約了貴重稀有金屬材料。

  與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)。

  該技術(shù)可以對采煤機(jī)及掘進(jìn)機(jī)截齒、綜采液壓支架不銹鋼立柱、刮板機(jī)、齒輪傳動箱中的失效零件進(jìn)行再制造，特別是在截齒端部錐面及刮板機(jī)易磨損部位制備了冶金結(jié)合、硬質(zhì)點(diǎn)和高韌性金屬材料復(fù)合的激光強(qiáng)化覆層，使其平均使用壽命得到大幅提高。