宽带激光熔覆修复轴体工艺流程
宽带激光熔覆修复轴的工艺流程主要包括以下步骤:
1、表面处理:对轴表面进行研磨、清洗、干燥等处理。去除表面的氧化物、油污及杂质。
2、涂层制备:将合金粉末或陶瓷粉末与其他材料按一定比例混合,制备熔覆粉末。将熔覆粉末均匀地涂覆在轴的表面上,形成一定厚度的涂层。
3、激光熔覆修复:采用高能宽带激光束扫描涂层,使涂层表面快速熔化并形成液池。在激光的作用下,熔池中的合金粉末或陶瓷粉末等材料充分熔化、混合,形成致密的熔覆层。
4、修复后处理:对包覆轴进行冷却、抛光、清洗等,去除多余的包覆材料和毛刺。
5、性能测试:对修复后的轴进行性能测试,包括硬度、耐磨性、耐腐蚀性等测试。
油田的工作条件比较恶劣。许多金属零件长期在重负荷下工作,伴随着腐蚀、摩擦和磨损,导致其过早失效。缩短其使用寿命。停产检查、更换新件,不仅增加材料成本,而且影响油田生产,造成多方面损失。油田许多金属零件摩擦副的磨损间隙都在近毫米量级。但常规表面技术的处理层较薄,导致磨损件表面修复困难,限制了这些技术的应用范围。
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。
激光熔覆技术可以优化资源配置,节约贵重、稀有金属材料,降低能源消耗,节省资金。激光熔覆修复技术、,有很强的保护环境的作用,属于绿色再制造工程。国盛激光是一家从事自动化激光熔覆设备、高速激光熔覆设备、激光淬火设备、激光焊接设备、3D打印设备的研发、制造、销售于一体的高新技术企业。
国盛激光研发的高速激光熔覆的功率密度是常规激光熔覆的5-10倍,现又研发出的移动式激光熔覆设备,避免了异地拆卸、运输、维修、安装的过程,节省了劳动强度和维修工人的时间,减少了企业的停机时间,避免了更换新零件和运输的成本;研发出的八轴联动激光熔覆设备,根据客户应用场景可配置不同规格的机器人,同时选配变位机、转台、滑台以适应不同加工类型工件的激光熔覆加工及表面处理。
激光熔覆在模具领域应用工艺
激光熔覆技术在模具领域应用的基本工艺流程为:模具表面检查及维修方案确认→模具表面油污清理→根据硬度要求选择合理的涂层及加工参数→熔覆加工→模具加工后表面修复并在交货前进行检验。各工序的步骤及注意事项为:
1、模具表面检查及保养计划确认
检查模具是否有裂纹、拉伤、凹坑,加工位置是否为平面或R角。根据不同问题确定修复方案,对需要处理的地方进行适当打磨。
2、模具表面油污的清理
用清洗液清洗,去除水垢、油渍、油脂和油漆等,提高表面熔覆效果。
3、根据硬度要求选择合理的涂层和加工参数
根据维护计划和客户要求选择合适的功率、焦距、光斑和镀膜(例如铸铁使用铁机粉)。
4、包覆加工
涂料通过设备均匀铺展,激光器发射激光束,激光束经内部透镜折射作用于加工表面,使涂料层与基材表面形成完整的冶金结合。
5、处理后模具表面修复
钳工对熔覆表面进行研磨、抛光,确保模具间隙和表面粗糙度符合要求。
6、交货前检验
检查处理后的硬度和表面粗糙度是否满足客户的要求,如果不符合要求,重做。
随着现代科学技术和工业的不断发展,零件的工作环境越来越复杂,对表面性能的要求也越来越高。因此零件报废率大大增加。通常因表面失效而报废的零件包括:转子叶片、辊轴零件、齿轮零件、接头零件等。
仅表面损伤的零件,在零件的综合性能满足使用条件的情况下,可以进行修复。因加工不当或服役损坏而报废的零部件如果能够得到修复,不仅可以节省的经济和时间损失,还可以提高资源的利用率,符合我国的可持续发展战略。
目前,零件修复的方法有激光熔覆、真空钎焊、真空镀膜、钨极惰性气体保护焊(TIG)和等离子熔覆修复。激光熔覆是根据工件工况要求,熔覆具有各种设计成分的金属或非金属,制备出具有耐热、耐腐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或光学、电学、磁性。
激光熔覆是一种快速冷却工艺。在熔覆过程中,对被修复工件的热输入小,热影响区小,熔覆层组织精细,易于实现自动化。因此采用激光熔覆的方法修复零部件比其它的方法具有更大的优势。激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工工艺中不可避免的热变形、热疲劳损伤等一系列技术难题,也解决了传统冷加工工艺中涂层与基体的结合强度问题,如由于电镀和喷涂不一致,这为表面修复提供了良好的途径。利用激光还可以修复受损的三维复杂零件,充分体现了激光再制造技术的灵活性和性。
一、激光熔覆工艺两步法(默认方法)
这种方法是在进行激光熔覆工艺之前,将熔覆材料放置在工作表面上,然后用激光将其熔化和凝结形成熔覆层。
预置覆层材料的方法有:
1、预涂:一般用手涂经济方便。工件表面干燥后,进行激光熔覆。但这种方法生产效率低,熔覆层厚度不一致,不适合大批量生产。
2、预置片:在熔覆材料的粉末中加入少量粘结剂,模压成片状,放在工件需要熔覆的部位,然后进行激光处理。这种方法粉末利用率高,质量稳定,适用于一些深孔零件,如小直径阀体。使用这种方法可以获得的涂层。
二、激光熔覆工艺一步法(同步法)
这是在激光束照射工件的同时,将熔覆材料送到激光活性区的过程。有两种方法:
1、同步送粉法:采用特殊的喷射送粉装置,将单一或混合粉末送入熔池,通过控制送粉量和激光扫描速度来调节熔覆层厚度。由于松散粉末对激光的吸收率大,热,可以获得比其他方法更厚的熔覆层,易于实现自动化。
2、同步送丝法:该方法的工艺原理与同步送粉法相同,只是将包覆材料预先加工成丝或填充丝。这种方法方便,不浪费材料,更容易熔覆层成分的均匀性,特别是当熔覆层为复合材料时,熔覆层的质量不会因成分的不同而受到影响.粉末比重或粒径,通过线材预热精细处理,可提高熔覆率。但线材表面光滑,对激光的反射强,激光的利用率比较低;另外,线材制造工艺复杂,品种规格少。
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