激光熔覆技术在行业中的应用讲解

激光熔覆技术在工业中的应用1、汽轮机动力设备的修理和改造大量汽轮机旋转设备被用于冶金、石油、化工、电力、铁路、船舶、矿山、航空等国民经济支柱产业。如：汽轮机、离心式压缩机、轴流风机、螺杆式压缩机、TRT高炉透平、烟气轮机、发电机、往复式压缩机、航空发动机、地面燃气轮机、水轮机、制氧机、水泵、柴油机、工业透平、增速机等。特别是，自20世纪70年代末以来进口的大量进口汽轮机旋转设备(机组)，在各种运行条件下长期服役后，所有设备(机组)都因腐蚀、磨损和疲劳等因素而在运行中损坏和失效，有的处于报废或即将报废状态。然而，传统技术和工艺方法不能也不敢触及这些关键和有价值的设备(单元)。稍有差错就会造成设备(机组)故障和损坏，从而带来潜在的巨大产值和经济损失。在钢铁工业中，涡轮旋转设备是提供能量和动力的载体。钢铁企业拥有的各种进口和国产轴流压缩机(风机、单级和多级离心鼓风机、引风机、除尘风机、H型氧气压缩机、氮气压缩机、螺杆式压缩机、自备电厂的各种汽轮机、高炉能量回收用单级和双级汽轮机TRT机组、各种发电和汽轮机动力设备如电动机、大型水泵等)。再制造工程技术为这些主要关键设备(单元)提供了安全、可靠、质量保证和稳定性能改进的综合技术。激光熔覆成形技术和激光快速成型技术在这些关键设备和零件的修复和改造中的应用，带动了再制造工程技术的发展。例如，2007年11月，天津大足叶莉激光公司应用再制造工程技术和激光熔覆仿形技术对锦西钢铁公司AV40-12轴流压缩机动、静叶片进行修复。2008年3月，锦西钢铁公司对2MP 4.5-175/145高炉汽轮机“一对二”TRT机组的动、静叶片进行了修复，并对这两台机组进行了全面的“交钥匙”拆装、调试和测试项目。目前，修复后的两台机组已投入生产和使用，运行良好，稳定可靠。此外，两台机组动、静叶片均采用激光熔覆仿形技术修复，与原设计制造的新叶片相比，使用寿命可提高50-100%。只有这两台机组才能为锦西电厂节省约500万元的维修资金。近两年来，宝钢、鞍钢、本溪、首钢、WISCO、唐山、太原、攀枝花、包头等全国近95%的钢铁企业采用改造应用工程技术、激光熔覆技术、快速成型技术等高新技术对大量汽轮机旋转设备(机组，特别是各种进口关键机组(设备)进行了修复改造。为保证所有企业设备的正常有效运行和转移，延长了设备的使用寿命和使用周期。同时，也为钢铁行业的各个企业节省了大量的维护费用，创造了可观的经济效益。2、高负荷、低速、高精度、高合金零件的修复和强化钢铁企业在炼钢、各种热轧、冷轧生产线、镀锌线等生产过程中使用大量高负荷、低转速、高精度、高合金轴承设备，其零部件在生产工作环境中服役，导致腐蚀、磨损、疲劳损伤或失效报废。然而，这些大量的设备部件构成了钢铁生产中最大的生产消耗，占据了异常大的生产成本和资源浪费。据初步估计，全国钢铁工业每年仅消耗各种轧钢生产线上的100亿元重要部件。传统的方法主要是更换这些设备零件，即使因为零件不能报废或整机可以更换，也必须保留大量的备件，占用大量的资金和资源激光熔覆技术、激光快速成型制造技术、激光纳米合金化和表面强化技术等高新技术的有效运用，为这类设备和零件的修复和重建开辟了一条崭新的途径。不仅可以“复活”失效或报废的设备和部件，还可以延长新产品的使用寿命，甚至可以达到多生命周期的效果。例如，用于各种冷、热轧钢材生产线，如传动联轴器、叉头、中间轴、传动齿轮、万向节、平头套筒、辊轴、飞剪、辊端轴套、卷取机弹簧座箱、减速器齿轮轴和外壳等。利用激光仿形熔覆技术和快速成型技术修复了大量易磨损和疲劳的零件，恢复了原有新零件的使用性能。此外，它们中的大多数可以改善它们的使用寿命周期。如果是这样，它可以被修复多次，以达到多种使用寿命周期的效果。轧钢生产线上的各种轧辊、输送辊、支承辊、立辊、导辊、浮动辊等辊轴零件均由各种锻造合金钢、铸造合金钢、合金铸铁、球墨铸铁等不同材料制成。各种滚子零件在高温、高变载荷、冷热交替、腐蚀、磨损和疲劳的工作条件下使用。据初步统计，全国钢铁企业每年消耗各种轧辊约80-100亿元。采用激光纳米陶瓷合金化和激光复合强化技术进行表面强化处理，提高了表面的强度、硬度、耐磨性、热稳定性、红硬性、耐蚀性、抗疲劳性等性能指标，有效提高了轧辊的钢合格率。经许多钢铁企业应用后，轧辊等各种轧辊的使用寿命可提高50%至几倍。例如，重型支承辊用于轧制中厚钢板和薄板的冷热生产线，重量范围从30吨以上到120吨以上。支撑辊分别由铸钢和锻钢制成。目前，许多大型支承辊依赖进口。支撑辊是被动辊，在其工作和使用过程中承受复杂的应力。在操作过程中，它在前面被挤压，在正下方被挤压，在后面被拉动，并在深层受到剪切应力。因此，当支撑辊工作时，接触点附近受到诸如挤压、挤压、拉动和切割的交变载荷，并且辊体的工作部分被剥离，并且发生剥离的部分是辊体的最受力部分。传统的小支承辊故障维修方法是电弧堆焊。用这种方法修复的支承辊的使用性能和使用寿命达不到新辊的水平。目前，用于大型支承辊的传统电弧堆焊方法不能修复，只能废弃。激光快速成型技术可用于修复由各种规格和材料制成的支撑辊。可以根据各种类型支承辊的材料和性能要求，设计和使用优于原辊体材料的激光快速成型合金材料，使修复后的支承辊体的强度、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性等指标和使用寿命优于新的支承辊。根据目前中国4.7亿吨钢的产量，支撑辊的年消耗量约为10亿元。激光快速成型技术和再制造工程技术可以创造非同寻常的可观经济效益和深远社会效益。实践证明，如果对轧辊表面进行激光淬火处理，其硬度可从68HSD提高到78-82 HSD，轧辊使用寿命可从8小时更换提高到24小时更换，仅这一项就可使钢铁企业轧辊消耗成本降低50%左右，钢铁企业轧钢产量提高5%-10%，效益根据轧钢规模从8000万元到3亿元不等。据估计，武汉大足金世凯激光有限公司生产的一套10kW辊式激光热处理熔覆设备的成本约为127.7万元在汽车工业中，汽车覆盖件如驾驶室和发动机盖都是通过冲压成形的，而机械冲压对模具的破坏性很大。模具一旦磨损，冲压产品的质量就会下降。因此，必须更换新的模具，导致模具的大量浪费和消耗。如何提高模具的使用寿命已成为这些企业降低生产成本、提高经济效益的重要途径和方法。以前，由于这种模具尺寸相对较大，热处理很困难。许多企业往往不进行热处理或采用火焰处理，效果往往不理想。然而，受技术条件的限制，激光热处理很少应用于这样的大型模具。武汉大足金世凯激光系统有限公司开发的大型模具激光热处理设备，采用大功率CO 2激光焊接数控机床等设备对各种重型汽车深冲、翻边、修边等模具进行表面淬火，并对各种模具在使用过程中的裂纹、划痕、磨损、塌陷等进行激光熔化、合金化、熔覆等表面强化处理，大大提高了耐磨性和损伤阀门的价值。硬度比淬火前提高了2.5倍，淬火层深度达到0.2 0.4毫米，从而使工件的耐磨性提高了3 5倍，大大延长了模具的使用寿命，降低了模具的消耗；同时，该设备还可以通过激光熔覆修复受损或破裂或塌陷的模具，使其可以重复使用，并将废物变成新的。因此，应用激光熔覆技术可以大大降低汽车覆盖件的生产成本，提高产品质量。它是汽车零部件制造企业的重要技术装备。它的普遍应用对于促进我国汽车零部件产业及其他相关产业的技术改造，提高经济效益，增强我国加入世贸组织后这些产业的竞争力具有重要意义。4.矿山机械零件的激光强化与修复采矿机械截齿截齿是采矿单位直接切割煤岩的关键部件，属于易损件。失效模式主要是磨损失效，磨损失效的主要形式是截齿端基体磨损，导致合金头部剥落。普通国产截齿耐磨性差，使用寿命短，增加了井下作业强度，降低了生产效率。因此，非常有必要开发一种技术先进、工艺稳定的表面处理技术，以提高截齿端的耐磨性，进而延长其使用寿命。激光熔覆后，截齿的平均显微硬度为HV800，洛氏硬度为65HRC。激光合金截齿的平均显微硬度为HV1099，洛氏硬度为70HRC。激光淬火截齿的平均显微硬度为HV750，洛氏硬度为62HRC。激光熔覆和合金化工艺涂层与基体冶金结合，结合强度高。2008年，大足金世凯激光公司及其合作伙伴使用6KW激光热处理熔覆设备对截齿进行激光强化，并在新民矿业集团谢庄煤矿掘进工作面进行了工业应用试验。实验巷运输巷203为半煤岩巷，硬度为5-6，断面尺寸为9.8m1403回风巷为半煤岩巷道，硬度为5-6，断面尺寸为11 m。激光熔覆镐在203隧道开挖90米，在1403隧道开挖60米，共开挖半煤岩1542米。表面合金截齿在1403巷道中挖掘260米，在半煤岩中挖掘2860米。普通镐只能在这种煤岩地层中挖掘30-50米。试验表明，激光强化截齿尖表面的硬度和耐磨性明显提高，截齿的使用寿命明显延长。与普通截齿相比，激光熔覆截齿的使用寿命提高了3-4倍，表面合金截齿的使用寿命提高了5-6倍。激光技术在截齿表面工程技术中的应用，是利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特点，在大气环境中进行无污染作业，在廉价的金属材料表面，与基体形成高硬度、无裂纹、冶金结合的高性能涂层应用新型耐磨激光强化截齿，可以减少截齿更换和维护时间，提高生产效率，同时节约大量资金，对建设节约型社会具有广泛而深远的意义。采矿大型液压支柱中国常见的立柱通过表面电镀和腐蚀来防止生锈和腐蚀。由于电镀烧灼层耐磨性差，使用寿命为1-1.5年，电镀烧灼层会有剥落和剥落现象，因此乳液会腐蚀立柱表面，影响液压支架的使用效果。激光强化后的柱基表面硬度达到了HV410。激光技术在柱表面工程技术中的应用是利用激光束能量高集中、方向高集中的特点，在大气环境中