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在这里有激光熔覆装备研究进展的详细分析

所属分类:行业动态    发布时间: 2020-11-06    作者:中联杰特
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激光熔覆技术已经成功实现再制造产业化并取得了巨大成效,今天新疆设备熔覆再制造为大家带来的主要是以激光熔覆再制造技术应用所涉及的装备、材料、工艺、产品为主线,首先,对激光熔覆再制造技术研究现状进行了综合研究,指出目前激光熔覆再制造所用激光功率多为4000~10 000W,并持续向高功率、高效率、高稳定性的方向不断提升;其次,激光熔覆再制造成品质量控制涉及熔覆表面宏观质量、成形厚度、表面硬度分布等,进而分别详细阐述了关键工艺参数的影响及其相关研究,同时提及了数值仿真技术和复合技术的应用研究;并对合金粉末、传统大功率激光熔覆和高速激光熔覆进行了应用现状阐述;.后,简要探讨归纳了激光熔覆再制造技术的发展趋势。

再制造作为循环经济的一种高级形式,与废品回收和维修有着严格意义上的区分,中国特色的再制造是基于维修和表面工程技术,采用等离子、激光、电镀等各种技术工艺让废旧产品重新获得不低于新品使用性能的过程。其中激光熔覆也称激光包覆或激光熔敷,该技术主要通过预置送粉、同步送粉的填料方式在再制造零部件基体表面放置各种功能材料,经高能量密度的激光束辐照,使合金粉末和基体表面一薄层同时熔化并快速凝固,形成稀释率极低且与基体表面呈冶金结合的激光熔覆层,从而赋予零部件基体以预期的耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化性能以及电器特性等。

近年来,激光熔覆再制造技术被广泛应用于几个典型行业领域并获得了较为广阔的市场规模,以大型矿山机电、工程机械关键零部件为代表。由于再制造对产品性能的高要求,各种先进的技术都被应用到研发高质量再制造成形中,多技术种类的再制造零部件的质量稳定是产业化推广的关键。徐滨士等在评述再制造产品质量内涵的时候阐明:再制造零件质量是从其几何尺寸、材料组织及服役性能和寿命等多方面对再制造零件的综合评价,主要考虑再制造零件是否存在气孔和裂纹等缺陷、性能是否达到服役条件要求、寿命能否经历下一个服役周期等。

新疆设备熔覆再制造技术已经应用于再制造产业至今已经衍生出全面涵盖“装备、材料、工艺、产品、服务”五位一体产业构架。本文从激光熔覆再制造产业出发,对激光熔覆技术涉及的装备、材料、工艺及性能的研究现状做了梳理,从再制造角度对激光熔覆技术应用现状及发展需求进行了阐述,从装备、材料、工艺及产品应用四个方面阐述了新疆激光熔覆再制造技术未来的发展趋势。


激光熔覆装备研究进展

激光熔覆装备以激光器为核心,集成了电控水冷系统、送粉系统、机床及控制系统等关键功能单元,每一单元都在激光熔覆过程中发挥着关键作用:激光器为熔覆提供高能量束的激光热源,决定着激光加工系统的加工能力,是熔覆效率提升的根本;电控水冷系统保障激光器运转环境;使用送粉系统为激光熔覆提供连续不断的原材料;借助机床固定待加工的零部件,控制着加工精度。

配套辅助装备的设计与应用也逐渐让激光加工系统功能越来越强大和完善。再制造应用的激光加工系统经历了横流CO2激光加工系统、3000W半导体加工系统、4000W光纤耦合激光加工系统、6000W和8000W大功率半导体激光加工系统、10 000W大功率半导体光纤耦合激光加工系统),目前大规模应用于再制造产业化的是4000~10 000W激光器。

也有很多学者对工业级激光器的研究与应用进行了综述性归纳探讨,等对大功率半导体激光器的发展历史和发展现状进行了综述,指出了半导体激光器研究的重大技术问题:如何同时获得高功率、高可靠性和高能量转换效率,同时提高光束质量并拥有良好的光谱特性。在另一篇文献里,指出大功率半导体激光器正向着高光束质量、高亮度的方向快速发展,美国立项研究的100kW级直接半导体激光光源并应用于国防,德国研发了千瓦及万瓦级半导体激光光源,应用在激光熔覆及激光焊接等加工领域,使得高功率半导体激光光源光束质量得到巨大改善,早在2014年美国IPG公司报道了100kW光纤激光器。

等针对国内大功率半导体激光器主要研究内容和关键技术进行了总结,指出由于大功率半导体激光器具有体积小、质量轻、寿命长等优点,被广泛应用于民用生产和军事等领域。