淺述激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用

花超

摘 要：激光熔覆作為先進(jìn)表面處理技術(shù)的一種，它能明顯改善材料的綜合性能，是未來材料表面改進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向，本文主要是對(duì)激光熔覆技術(shù)在航空航天、汽車工業(yè)、石油工業(yè)、模具領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，最后提出了目前激光熔覆技術(shù)存在的關(guān)鍵缺陷和未來發(fā)展方向及趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：激光熔覆;表面處理;性能;應(yīng)用;趨勢(shì)

Abstract：Laser cladding，as one of the advanced surface treatment technologies，can obviously improve the comprehensive，which is the development direction of material surface improvement technology in the future.This paper mainly focuses on the application of laser cladding technology in aerospace，automobile industry，petroleum industry and die field.Finally，the key defects and future development direction and trend of laser cladding technology are put forward.

Key words：Laser cladding;Surface treatment;performance;application;trend

1 激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

激光熔覆技術(shù)已是當(dāng)代材料表面改性的研究熱點(diǎn)，近年來，激光熔覆的研究已取得不少的進(jìn)展和研究成果，已成功在許多工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，具有很廣的發(fā)展前景和發(fā)展領(lǐng)域。

1.1 在航空航天的應(yīng)用

激光熔覆技術(shù)不但可以用來制造該行業(yè)所需零部件，還可以在修復(fù)和維護(hù)方面有所用途。20世紀(jì)80年代，Rolls Royce對(duì)RB211渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體的聯(lián)合部位和發(fā)動(dòng)機(jī)葉片開展了激光熔覆。后美國AeroMet公司生產(chǎn)出的F22戰(zhàn)機(jī)上的2個(gè)全尺寸接頭零件，使使用壽命延長(zhǎng)了一倍。飛行器上使用鈦合金量比較大，采用激光熔覆技術(shù)制造的零件性能要明顯高于用常規(guī)加工的零件，不僅節(jié)約成本的20%～40%，而且還能大大地縮短生產(chǎn)周期。

1.2 在汽車工業(yè)的應(yīng)用

由于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和閥門，氣缸內(nèi)槽等零件，在抗磨損、抗氧化、耐高溫等方面具有比較高的要求，對(duì)這些材料進(jìn)行熔覆之后，能夠有效延長(zhǎng)其使用年限，降低經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。俄羅斯在利用激光熔覆技術(shù)對(duì)汽車零部件進(jìn)行修復(fù)方面的經(jīng)驗(yàn)十分豐富，運(yùn)用到曲軸，傳動(dòng)軸和凸輪軸等修復(fù)，熔覆后其硬度和抗磨損性能均有了很大提高，使用壽命提高2-4倍，明顯提高了其使用性能。

1.3 在石油工業(yè)的應(yīng)用

石油產(chǎn)業(yè)的環(huán)境一般破壞性比較大，許多工件一直承受較大壓力，并且所處環(huán)境容易造成腐蝕現(xiàn)象，容易導(dǎo)致它們過早發(fā)生失效破壞，而停止檢修和更新部件既增加了材料成本，既影響油田的正常生產(chǎn)，又帶來很大的損失。而常規(guī)的表面處理技術(shù)很難易損件。使得常規(guī)表面處理技術(shù)受到限制。而利用激光熔覆技術(shù)對(duì)基材覆蓋一層涂層這種方法，既可以增強(qiáng)產(chǎn)品抗磨損，抗高溫氧化等機(jī)能，同時(shí)又能夠降低生產(chǎn)成本。江漢鉆頭廠曾在與華中理工大學(xué)等合作下，對(duì)鋼齒鉆頭進(jìn)行表面熔覆WC，結(jié)果表明它抗磨擦損傷性能比用氫原子進(jìn)行覆焊的效果有很大提升。

1.4 在其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

在煤碳鐵礦、鐵路行業(yè)內(nèi)，例如液壓設(shè)備、發(fā)電機(jī)、球磨機(jī)、齒輪、洗煤設(shè)備、列車轉(zhuǎn)向架的閘瓦等;在水泥建筑行業(yè)，例如破碎機(jī)主軸、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、攪拌機(jī)主軸、減速器齒輪軸等;在工程機(jī)械行業(yè)，例如齒輪軸、剎車盤、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體與曲軸等，還有在水利、印刷、造紙、食品等重大先進(jìn)行業(yè)。機(jī)器設(shè)備里面只要有易損、磨損和腐蝕的零件，都可以應(yīng)用到激光熔覆技術(shù)，可以達(dá)到修復(fù)或者改良機(jī)器設(shè)備，使得設(shè)備重新工作，達(dá)到節(jié)約了設(shè)備投入成本，提高設(shè)備使用的壽命，進(jìn)而促進(jìn)激光熔覆技術(shù)的發(fā)展。

2 激光熔覆技術(shù)的發(fā)展缺陷

目前，熔覆熔覆層的質(zhì)量參差不齊，難以控制，主要原因是在生產(chǎn)過程中升溫過程和凝固過程的時(shí)間快，此過程迅速完成這樣便無法保證其優(yōu)良質(zhì)量，容易出現(xiàn)以下缺陷。

2.1 熔覆層的裂紋

由于激光熔覆技術(shù)中材料需要快速熔化和快速凝固特性，且基體和熔覆材料的相關(guān)物理性質(zhì)有很大不同，進(jìn)行處理時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力作用于熔覆層材料，如果此拉應(yīng)力太大，熔覆層材料承受不住，就會(huì)有裂紋現(xiàn)象出現(xiàn)這對(duì)激光熔覆的應(yīng)用和發(fā)展中起消極不利的作用。

2.2 熔覆層的氣孔

熔覆層影響較大的一種缺陷是氣孔，存在氣孔時(shí)，裂紋現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率也會(huì)大大增加，會(huì)對(duì)熔覆層的質(zhì)量造成不良影響。

3 結(jié)語

隨著科技技術(shù)的發(fā)展，很多工業(yè)領(lǐng)域已進(jìn)入實(shí)際工業(yè)發(fā)展階段，未來伴隨著具有巨大的發(fā)展前景。今后主要研究方向：（1）采用科學(xué)手段，從根本上上解決裂紋和氣孔的問題;（2）工藝參數(shù)及成果數(shù)據(jù)庫的建立;（3）熔覆技術(shù)理論體系建立和推廣;（4）實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合。

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