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    賽斐爾:激光熔覆技術的應用

    發布時間:2019-08-13 14:13:27  瀏覽次數:

    激光熔覆技術在工業上的應用主要有尺寸恢復、表面改性或兩者兼而有之。與傳統弧焊相比,采用激光熔覆技術進行磨損部件的尺寸恢復能夠最大程度的減少由熔覆過程的熱循環對母材產生的消極影響。對于那些比較敏感的高強鋼、高性合金鋼、不銹鋼、鎳基合金等材料,它們的強度需要經過熱處理強化才能獲得,因此這一類鋼種的焊接修復只能采用激光熔覆的方式,因為只有激光熔覆才能最大程度的降低非焊接區域母材的性能惡化。
     
    激光熔覆技術在表面改性方面也應用較多,對于一些在特殊環境下工作的部件,全部采用特殊材料進行制備價格高昂,而表面改性僅需要對表層材料進行特殊處理,從經濟適應性方面具有明顯的優勢。在很多部件的應用中,部件表面的改性對整個共建的機械強度和韌性儲備方面影響巨大。因此對于在苛刻環境下服役的鋼制工件如果沒有經過表面處理,根本就無法實現客觀的使用壽命。比如磨損環境下的自然資源提煉行業是激光熔覆的主要應用領域。在采礦、石油勘探、天然氣開采等行業中,參與地面開采的工具會直接與巖石和復雜泥漿接觸,這些工具即使經過了表面耐磨處理,也可能會在數小時或單個班次下磨損失效。部件失效引起的成本、安全性和生產過程停機等問題很可能是災難性的,因為在設備發生過程停機后,往往會花費原始成本的數倍進行設備重置。定向鉆進工具的表面改性是典型的激光熔覆案例,采用激光熔覆技術進行表面改性后能夠確保鉆孔作業的順利實施。一旦鉆進工具發生破壞,就可能需要在井下數公里范圍內進行失效鉆頭的移除,因此由這類鉆進工具帶來的停機成本會更加的復雜。激光熔覆技術適用于多種鉆進工具的表面改性,包括內孔和外部鉆進工具,采用激光熔覆技術能夠提高鉆進作業的成功率,并最大程度的發揮這些工具的性能和使用壽命。


    耐腐蝕涂層制備是激光熔覆技術的另一典型應用領域
     
    不銹鋼、鎳基材料在劇烈的化學腐蝕條件下具有優越的耐腐蝕性能,因此常被用來保護容器、管道以及傳輸腐蝕性介質裝備的內表面免受腐蝕。
     
    雖然從傳統角度上看激光熔覆技術還是一種表面堆焊技術,但是它為工業尺度下激光增材制造的可能性開啟了大門。通過逐層沉積,激光熔覆技術能夠實現特征層,甚至整個工件的近凈成形3D打印,而這僅能通過精確控制熱量和高精度自動化的激光熔覆才能實現??梢酝ㄟ^激光束的聚焦控制熱量和過程自動化的精度來實現。從實驗室條件下1平方英尺的3D打印平臺到工業級的昂貴型、不受尺寸限制的大型粉末鋪置機床,激光熔覆技術有效填補了兩者之間的空白區域。
     
    采用傳統的手段制造工件基體,然后使用激光熔覆對其特殊部位進行制備,這種混合或復合型的加工手段極受企業歡迎。通過在已有的工件表面進行激光熔覆增材制造,突破了傳統的減材制造技術瓶頸,實現了特殊結構和具有特殊性能的工件制備,相比傳統減材制造,明顯提高了加工效率并降低了生產成本。對于工業規模中的中到大型元器件制造,這種復合制造方法很可能會在未來幾十年內顯著地改變制造業的格局。

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