高速激光熔覆过程中影响加工的八大参数
1、激光功率:单位时间内激光器输出的能量。高速激光熔覆一般采用KW级激光器,如LT-3KW、LT-4KW等,市场应用广泛,能够满足大部分领域的需求。
2、光斑形状:光斑形状是影响熔覆质量的一个重要因素,光斑形状由激光器的光学系统决定。激光光束从送粉器射出后,经过扫描系统,再到基板上,在不同的位置形成不同的光斑。光斑形状直接影响着熔覆效果和成形质量。常见的光斑形状分为圆形和矩形两种,用户根据加工对象的特点选择使用。
3、光斑大小:光斑大小是指光束被扫描到基板表面的面积。激光熔覆过程中,激光能量聚集在熔覆层的中央,然后通过辐射向周围发散,光斑大小主要影响光功率密度,即单位面积的光能。相同功率条件下,光斑尺寸越小,光功率密度越大,高功率密度光斑适用于高包层。熔点金属粉末。
4、 加工距离:也叫搭接率,是指激光熔覆时,激光束从熔池中吸收热量所需的距离。激光熔覆过程中,光斑距离是影响熔覆质量的重要因素。在实际加工中,当光斑距离在3-5 mm范围内变化时,熔覆层质量良好,因此光斑距离一般控制在3-5 mm。
5、搭接率:搭接率是指熔覆金属粉末与基板的搭接率。搭接率是影响熔覆层表面粗糙度的一个重要参数。熔覆材料与基板之间的搭接率越大,越容易获得粗糙度较低的熔覆层表面。
光斑直径增大时,激光束能量密度提高,熔池受热变宽,熔化速度加快,在基板上产生较多的小孔。
搭接率提高,熔覆层表面粗糙度降低。但搭接部分的均匀性很难得到。每道熔覆层之间相互搭接区域的深度与每道熔覆层正中的深度有所不同,从而影响了整个熔覆层。高速熔覆的搭接率高达70%-80%(普通熔覆的搭接率为30%-50%)。
6、熔覆速度:熔覆线速度和熔覆面积率都可以表示熔覆速度。实测中物力拓高速激光熔覆线速度为20m/min-50m/min,熔覆厚度为0.2-0.6mm时,熔覆效率为0.6-1.2平方米/小时。
7、送粉方式:高速激光熔覆中的送粉器是激光熔覆质量的关键。高速激光熔覆的送粉方式主要有环形送粉和中心送粉。中心送粉比环形送粉粉末利用率高,但设计难度大,需要用圆环围住横梁。送粉管一周。目前市场上有很多圆形送粉应用。
8、保护气体压力:高速激光熔覆过程中,基体与熔覆材料之间很容易氧化,熔覆材料中含有的氧化物,会导致基体材料表面发黑、发暗、变硬,严重影响了工件表面质量。为避免熔覆材料氧化,需对工件进行保护。高速激光熔覆可在保护气体下进行,一般采用氮气或氩气作为保护气体,主要用于送粉,在激光熔覆池周围形成保护区域,减少氧化。
评判激光熔覆层的熔覆效果,主要从两个方面:
一、宏观上,检查熔覆道的形状、表面粗糙度、裂纹、气孔及稀释率等;
二、微观上,检查是否形成了良好的结构,是否能提供所需的性能。
此外,还应确定表面熔覆层化学元素的种类和分布,并注意分析过渡层的状况是否为冶金结合,必要时进行质量寿命检测。
如何检验激光熔覆效果:
1、熔覆的工件是否有裂纹、气孔;
2、熔覆工件熔覆后的表面粗糙程度;
3、是否获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成分和稀释度是否可控;
4、快速熔覆时,工件的变形是否降低到零件的装配公差内;
5、送粉器送粉的稳定性和熔覆层的均匀性可是一致性;
6、粉末利用率可在范围内;
激光熔覆技术作为一种新型的表面工程技术,已经在许多领域得到了广泛的应用。在油田中,激光熔覆主要应用于石油钻杆、抽油杆、石油管道等方面。下面我们将分别介绍这些应用。
1、石油钻杆
石油钻杆是石油钻井作业中钻遇地层的重要工具之一。由于钻杆在井下受到冲击、摩擦和腐蚀,其表面容易出现裂纹、磨损和腐蚀等问题,严重影响钻井作业的安全和效率。了解决这一问题,激光熔覆技术被广泛应用于石油钻杆的表面强化与修复。
通过激光熔覆技术,在钻杆表面形成一层硬度高、耐腐蚀、耐磨损、耐高温的涂层,可显著提高钻杆的性和使用效率。同时,激光熔覆技术还可以修复钻杆表面的损伤,延长钻杆的使用寿命,降低更换成本。
2、抽油杆
抽油杆是油田采油的重要工具之一。由于长期受到来自地下原油的腐蚀和摩擦,抽油杆容易出现磨损、裂纹、变形等问题,严重影响了原油的开采和提率。为了解决这一问题,激光熔覆技术被广泛应用于抽油杆的表面强化与修复。
经过激光熔覆技术,在抽油杆表面形成一层高硬度、高韧性的涂层,可显著提高抽油杆的度和使用效率。激光熔覆技术还可以修复抽油杆表面的损伤,延长抽油杆的使用寿命,降低更换成本。
3、石油管道
输油管道是石油生产中不可缺少的重要设施之一。由于输送的原油中往往含有腐蚀性物质,这些物质会对管道造成腐蚀和破坏,严重影响石油生产的安全和稳定。因此激光熔覆技术被广泛应用于输油管道防腐和修复。
通过激光熔覆技术,可以在管道内外表面形成一层具有高耐腐蚀性能的涂层,显著提高管道的耐久性和安全性。同时,激光熔覆技术还可以对管道表面的损伤进行修复,避免了管道泄漏等事故的发生,降低了维修成本。
总之激光熔覆技术在油田的应用可以在抽油机上得到实现,大大提高了设备的寿命及安全性,也给企业带来的益处,降低了成本。
激光熔覆修复工艺流程主要包括以下几个步骤:
1、表面处理:将缸筒内壁表面清洗干净,去除表面的污垢、氧化皮等杂质,露出金属基体。
2、涂层制备:在缸筒内壁表面涂覆一层一定厚度的金属或非金属涂层,以提高缸筒的耐磨、耐腐蚀等性能。
3、激光熔覆:将高能激光束作用于涂层表面,使涂层表面迅速熔化、凝固和形成一层与基体材料不同的合金层。
4、后处理:对缸筒内壁进行必要的后处理,如冷却、打磨等,以使缸筒达到佳性能。
激光熔覆修复的优势:
1、抗腐蚀性能好:由于激光熔覆修复所形成的合金层具有较高的抗腐蚀性能,因此可广泛应用于各种腐蚀性环境中。
2、抗磨性能好:由于激光熔覆修复所形成的合金层具有较高的硬度和良好的耐磨性,因此可延长缸筒的使用寿命。
3、耐高温性能好:由于激光熔覆修复所形成的合金层具有较好的高温稳定性和抗高温氧化性能,因此可在较高温度下使用。
4、工艺简单:激光熔覆修复工艺简单,操作方便,可快速完成修复,提高生产效率。
随着科技的不断发展,激光熔覆修复技术将会不断完善和发展,相信激光熔覆修复技术将会得到更加广泛的应用和发展。
激光熔覆设备的关键配置因素
选择激光熔覆设备时,需要考虑以下关键配置因素:
1、激光功率:激光功率是激光熔覆工艺中重要的参数之一,它直接影响熔覆层的质量和效率。一般来说,激光功率越高,熔覆层的深度和宽度就越大,生产效率越高。然而,过高的激光功率可能会导致材料烧蚀和熔化过快,影响熔覆层的性能。因此,在选择激光功率时,需要根据工艺要求和材料特性进行权衡。
2、光斑尺寸:光斑尺寸是指激光束在工件表面的聚焦直径。光斑尺寸直接影响熔覆层的形状和质量。较小的光斑可实现更精细的熔覆,但也可能导致熔覆速度较慢。因此,在选择光斑尺寸时,需要根据熔覆层的精度和效率要求进行权衡。
3、扫描速度:扫描速度是指激光束在工件表面移动的速度。扫描速度越快,生产效率越高,但也可能导致熔覆层质量下降。因此,在选择扫描速度时,需要根据熔覆层的性能要求和生产效率进行权衡。
4、供粉系统:供粉系统负责将熔覆材料输送到熔覆头,熔覆过程的顺利进行。供粉系统的稳定性和准确性对熔覆层的质量有重要影响。选择供粉系统时,需要考虑其供粉能力、粉末粒度调节范围、粉末利用率等因素。
5、控制系统精度:控制系统精度是指控制系统对激光发生器、光路系统、熔覆头、工作台等部件的控制精度。控制系统的精度越高,熔覆层的成形质量和生产效率就越高。因此,在选择激光熔覆设备时,需要考虑其控制系统的精度是否满足工艺要求。
高压电机轴瓦位激光熔覆修复的优势
1、修复精度高:激光熔覆技术可以实现微米级的修复精度,确保轴瓦位尺寸的恢复和表面质量的提升。
2、热影响小:激光熔覆过程中,激光束与材料的作用时间短,热影响区小,降低了对基材性能的影响。
3、涂层性能:通过选择适当的涂层材料,可以获得的耐磨、耐腐蚀等性能,延长电机使用寿命。
4、修复:激光熔覆技术具有较高的修复速度,可快速完成轴瓦位的修复工作,减少停机时间。
高压电机轴瓦位激光熔覆修复的实施步骤
1、表面预处理:对轴瓦位表面进行清洁、除锈、除油等处理,确保表面无杂质和油污,以提高涂层与基材的结合力。
2、涂层材料选择:根据轴瓦位的工作环境和性能要求,选择合适的涂层材料,如耐磨、耐腐蚀的合金粉末等。
3、激光熔覆过程:将涂层材料均匀铺设在轴瓦位表面,利用高能激光束进行熔化、凝固和冶金结合。通过控制激光束的能量和扫描速度,实现涂层的均匀性和致密性。
4、后处理与检测:对熔覆后的轴瓦位进行冷却、清理和表面质量检测,确保修复效果满足使用要求。
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