Laserbeschichtungsreparaturtechnologieist eine Art Materialoberflächenmodifikationstechnologie. Es handelt sich um die Verwendung eines Laserstrahls mit hoher Leistungsdichte, bei dem durch das Laserbearbeitungssystem unter der Steuerung einer numerischen Steuerung die Matrixoberfläche eine sehr dünne Mikroschmelzschicht bildet. Selbstschmelzendes Legierungspulver mit spezifischer Zusammensetzung, wie z. B. Legierungen auf Nickelbasis, Kobaltbasis und Eisenbasis, wird auf voreingestellte oder synchrone Weise hinzugefügt, so dass sie im geschmolzenen Zustand gleichmäßig auf der Oberfläche der Teile verteilt werden und einen vorgegebenen Wert erreichen Dicke, bilden eine gute metallurgische Verbindung mit dem mikrogeschmolzenen Grundmetallmaterial und es gibt nur eine geringe Verdünnung untereinander. Im anschließenden Erstarrungsprozess bildet sich auf der Oberfläche des Bauteils eine funktionelle Mantelmaterialschicht mit vorgegebenen besonderen Eigenschaften, die sich von der Matrix völlig unterscheidet und die Oberflächeneigenschaften des Materials völlig verändern und letztendlich die Oberfläche preiswerter machen kann Das Material erhält eine extrem hohe Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und andere Eigenschaften.
Entsprechend den verschiedenen Materialzugabemethoden werden Laserauftragschweißmethoden in voreingestellte Methoden und synchrone Pulverzufuhrmethoden unterteilt. Wie der Name schon sagt, wird das vorbeschichtete Material durch Sprühen oder Kleben auf die vorbehandelte Substratoberfläche aufgebracht und dann vor der entsprechenden Wärmebehandlung durch Laserstrahlung wieder geschmolzen; Bei der synchronen Pulverzufuhr wird das Pulver nach der Vorbehandlung direkt auf das mobile Schmelzbad gesprüht, das durch Laserstrahlung auf der Oberfläche des Mantelsubstrats gebildet wird, und die Beschichtung wird auf einmal gebildet. Die synchrone Pulverzufuhr ist der Entwicklungstrend der Laserauftragstechnologie, mit der die Laserenergie voll ausgenutzt, Prozessparameter gesteuert, die Produktionseffizienz und die Beschichtungsqualität verbessert werden können. Allerdings stellt die synchrone Pulverförderung auch Anforderungen an die Partikelgröße und Fließfähigkeit des Pulvers, die je nach Situation bestimmt werden müssen.
Materialien und Eigenschaften der Laserbeschichtung
Bei der Untersuchung des Laserauftragschweißens ist die Materialforschung eine wichtige Richtung, die sich auf die Kompatibilität verschiedener Zusatzmaterialien und -teile in praktischen Anwendungsszenarien konzentriert. Legierungspulver auf Eisenbasis eignet sich für Teile, die lokale Verschleißfestigkeit erfordern und sich leicht verformen. Legierungspulver auf Kobaltbasis weist eine gute Hochtemperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf und wird häufig in der Petrochemie und Metallurgie eingesetzt. Keramische Materialien weisen eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen, eine gute thermische Stabilität und eine hohe chemische Stabilität auf und werden häufig in Teilen verwendet, die Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit erfordern. Denn ein einzelnes Material wird im Falle von Gleitverschleiß, Schlagverschleiß und abrasivem Verschleiß den Anforderungen der Einsatzbedingungen nicht mehr gerecht. Daher ist die kombinierte Verwendung von Metallbeschichtungen und Keramikbeschichtungen zu einem Forschungsschwerpunkt geworden. Es wurden verschiedene Untersuchungen zur Laserbeschichtung von Stahl-, Titanlegierungs- und Aluminiumlegierungsoberflächen mit Keramik- oder Cermetbeschichtungen durchgeführt.
Im Vergleich zu anderen herkömmlichen Oberflächenbehandlungstechnologien hat das Laserauftragschweißen seine eigenen Eigenschaften und Vorteile:
Die Abkühlgeschwindigkeit ist hoch (bis zu 10^6 Grad C/s), was zum Erstarrungsprozess gehört, und es ist leicht, eine feine Kristallstruktur zu erhalten oder neue Phasen zu erzeugen, die im Gleichgewichtszustand nicht erhalten werden können, wie z. B. eine instabile Phase und amorpher Zustand. Die Verdünnungsrate der Beschichtung beträgt weniger als 5 %, und die Matrix wird durch Metallurgie oder Grenzflächendiffusion fest verbunden, um eine gute Mantelschicht mit kontrollierbarer Beschichtungszusammensetzung und kontrollierbarem Verdünnungsgrad zu erhalten und sicherzustellen, dass die Leistung nicht nachlässt. Bei einer Umhüllung mit hoher Leistungsdichte ist die Aufheizgeschwindigkeit hoch und der Wärmeeintrag, die Wärmeeinflusszone und die Verformung des Substrats sind gering. Die Pulverauswahl ist nahezu unbegrenzt und Legierungen mit hohem Schmelzpunkt können auf der Oberfläche von Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt abgeschieden werden. Der Dicken- und Härtebereich der Mantelschicht ist groß und die Mantelschicht weist weniger mikroskopische Defekte und eine bessere Leistung auf. Der Prozess übernimmt numerische Steuerung, keine Kontaktbehandlung, automatischen Betrieb, bequem, flexibel, starke Steuerbarkeit.
Typische Anwendung des Laserauftragschweißens in der Industrie
Die Laserbeschichtung dieses Reparatur- und Wiederaufbereitungsprozesses besteht darin, die Funktion zu stärken und die Leistung des Substrats durch die Beschichtungsschicht zu verbessern. Die zweite ist die Reparaturfunktion, die sich hauptsächlich in der Reparatur von Löchern und Rissen auf der Materialoberfläche und der Wiederherstellung der geometrischen Größe und Leistung der abgenutzten Teile widerspiegelt, was für fast das gesamte Produkt einen sehr hohen Anwendungswert hat Maschinenbauindustrie.
Im Steinbergbau, in der chemischen Industrie, in der Metallurgie, in der Elektrizitätsindustrie, in der Zementindustrie und in anderen Maschinenbauindustrien altern und beschädigen Rotorzapfen und -schaufeln von Gasturbinen, Walzenzapfen, Stahlwerksbögen usw. mit der Zeit. Aufgrund der langfristigen Einwirkung von Gasen und korrosiven Medien mit hoher Temperatur und hohem Druck auf diese Teile in Verbindung mit der durch die Volumenbelastung verursachten mechanischen Beanspruchung treten die meisten Schäden an der Oberfläche oder Oberfläche auf, und die Fehlerart ist hauptsächlich die Fragmentierung und Rissbildung der inneren Metallteile, Verschleiß oder Korrosion, die zu örtlicher Abplatzung führen kann. Daher kann der Einsatz der Laserbeschichtungstechnologie zur Stärkung der Oberflächeneigenschaften von Teilen die Lebensdauer effektiv verlängern, und im regelmäßigen Wartungsprozess können die beschädigten Teile auch durch Oberflächenaufarbeitungstechnologie behoben werden.
Reparatur des Turbinenrotors
Bei Gas- und Dampfturbinen treten Fehlerstellen häufig in Hot-End-Komponenten wie Rotoren, Schaufeln und Düsen auf. Der an der Schaufelwurzel auftretende Bruch ist irreparabel, während der an der Stirnfläche oder der Schaufelwurzel auftretende Schaden nach der Reparatur wiederverwendet werden kann. Darüber hinaus sind die für Stromaggregate verwendeten Rotorblätter oft sehr teuer, und die Wiederverwendung reparierter Rotorblätter wird die Kosten der Stromerzeugung erheblich senken.
In der Automobilindustrie haben Länder wie Europa, die Vereinigten Staaten, Japan, Russland und China seit den 1980er Jahren damit begonnen, Laserauftragschweißen zur Verstärkung von Autoteilen einzusetzen. Durch diese Technologie wird das Ziel erreicht, teure Legierungsmaterialien einzusparen und die Produktionskosten zu senken. Ebenso können durch diese Technologie Fehler behoben werden, die durch Verschleiß, Korrosion und Kontaktermüdung der verwendeten Automobilformen verursacht werden.
Kurz gesagt, ob es sich um die Oberflächenverstärkung der Teile vor der Wartung oder die Reparatur des Fehlers nach der Wartung handelt, umfassen die traditionellen Verarbeitungsmethoden hauptsächlich Oberflächenabschrecken, Oberflächenaufkohlen oder -nitrieren, thermisches Spritzen, Auftragschweißen und so weiter. Mit der kontinuierlichen Modernisierung und Verbesserung der Verarbeitungstechnologie ist die Laser-Mobil-Remanufacturing-Technologie (Laserauftragschweißen) weit verbreitet.
Diese Laser-Remanufacturing-Technologie kann nicht nur zur Reparatur beschädigter Teile, sondern auch zum Laser-Oberflächenhärten verwendet werden. Im Vergleich zur herkömmlichen Wärmebehandlung handelt es sich beim Laserhärten um eine schnelle Erwärmungs- und Abkühlungsverarbeitungstechnologie, mit der eine gehärtete Feinschicht erhalten werden kann Körner auf der Oberfläche. Darüber hinaus können durch den Einsatz von Lasern in Kombination mit hochwertigen mehrachsigen Werkzeugmaschinen oder 6+2-Robotern auch beschädigte dreidimensionale komplexe Teile repariert werden, was die Flexibilität und den fortschrittlichen Charakter der Laser-Remanufacturing-Technologie voll und ganz widerspiegelt.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ist ein High-Tech-Unternehmen, das sich auf Forschung und Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von automatischen Laserauftragsmaschinen, Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsmaschinen, Laserabschreckmaschinen, Laserschweißmaschinen und Laser-3D-Druckgeräten spezialisiert hat. Unsere Produkte sind kostengünstig und werden im In- und Ausland verkauft. Wenn Sie an unseren Produkten interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte unter bob@gshenglaser.com.