近年来面对高质量发展的需求和“双碳”目标的指引,金属制造业急需在全面绿色转型中实现新突破,激光熔覆技术的快速发展为其提供了重要支持。激光熔覆技术作为材料表面改性技术的一个重要方向,目前,在石油、机械制造、模具制造、船舶制造等工业中已有广泛的应用,且取得了很好的经济和社会效益。
模具是工业生产中基础工艺装备,在电子、汽车、电机和通信等产品中,60%-80%零部件都要依靠模具成形。模具种类较多,按用途的不同,大致可分为:冷作模具、热作模具、注塑模具等。模具的基本失效形式有断裂及开裂、磨损、疲劳及冷热疲劳、变形、腐蚀。
利用激光熔覆技术可以在低成本的金属基体上制成高性能的表面,从而代替大量的高级合金,以节约贵重、稀有的金属材料,提高基材的性能,降低能源消耗,非常适用于局部受损、冲击、腐蚀及氧化的模具再制造中。在模具应用方面,雷石激光熔覆可以改善模具钢的表面硬度、耐磨性、高温度性、抗热疲劳等性能,不同程度上提高了模具的使用寿命。
轧辊是轧材企业生产质量的重要保证,同时也是轧材企业生产的主要备件消耗。轧辊按工艺用途可以分为冷轧辊和热轧辊,钢铁企业热轧工艺应用较多。热轧辊的主要失效形式有热疲劳引起的热龟裂和剥落、辊身表面磨损、轧辊断裂、过回火和蠕变、缠辊、失效面几乎覆盖整个工作面。其中辊面剥落和磨损是热轧辊失效的主要形式。
轧辊质量的好坏直接影响轧机作业和轧件的质量。因此如何提高轧辊的使用寿命及对报废轧辊进行修复再制造、提高轧材单位的生产效率和经济效益,成为了降低轧制产品成本的一个重要途径。利用激光熔覆技术对轧辊表面进行改性和修复已被广泛应用。
雷石在进行激光熔覆修复前,一般会对轧辊进行外形尺寸检测和无损伤检测,检查锥面是否有深裂纹,如没有深裂纹,则进行机械清理,去除镀层、表面氧化层、油污和疲劳层,以保证熔覆时的结合力。在选用激光熔覆合金材料时,雷石会充分考虑熔覆材料与基材的线胀系数、熔点的匹配,以及熔覆材料对基材的润湿性、熔覆材料自身的使用性能等。利用激光熔覆形成的涂层具有结合强度高、致密度高、稀释度低、涂层部位可控、组织细小及性能优良等特点,有着广阔的应用前景。
船舶上的许多大型设备如果发生零部件损坏,往往会造成重大经济损失与危害,如作为发电机心脏部件的转子轴,因其运行精度高、速度快,一旦损坏将直接导致整个机组输出功率下降甚至瘫痪。以往碰到零部件损坏,一般是直接更换,但由于船舶行业零部件价格通常比较昂贵,而且订购新零件周期太长,根本满足不了船舶修理的要求。
结合激光熔覆修复技术的特点与优势,船舶上的各类钢、铸铁、不锈钢零部件的磨损,可利用激光熔覆技术进行修复,修复后的整体性能可达到或超过新的工件。由于激光熔覆冶金结合的独特优势,修复后的工件组织致密,结合强度高,不易脱落,现已成为船舶零件最好的修复工艺之一。
对于形状复杂工件的修复,激光熔覆同样可以精确高效地修复,最重要的是激光熔覆修复技术采用的熔覆材料广泛,既可使用与基体相似的材料,以达到修复尺寸的目的,也可使用性能更优良的合金材料以达到表面改性的目的。这些往往是传统修复工艺难以达到的,而采用新件则价格昂贵且采购周期长,因此采用激光熔覆技术对零件进行熔覆,具有较高的应用价值。