西安中科中美高速雷射熔覆

激光熔覆已被廣泛用於金屬表面的修復改性,但傳統激光熔覆工作效率較低(比如4000W半導體激光器的正常熔覆效率為0.25m2/h),不能滿足大規模的生產加工需求。為了提高熔覆工作效率,人們不得不不斷地提高激光器的功率,使用了6000W、8000W甚至10000W的激光器。值得注意的是,增大激光器的功率,一般情況下,並不能同比例地提高熔覆線速度,只能靠增大聚焦光斑尺寸來提高熔覆效率,比如將2×12的聚焦光斑增大為2×20或2×30的聚焦光斑。實際的應用表明,單純靠增大激光器的功率來提高熔覆效率的結果並不理想,如下圖所示。

西安中科中美高速激光熔覆

從圖1的數據可以看出,6kW激光器每小時的熔覆面積為0.5m2,比4kW激光器每小時熔覆面積增加0.25m2,但8kW激光器比6kW激光器每小時熔覆面積僅增加0.15 m2,10kW激光器比8kW激光器每小時熔覆面積僅增加0.10 m2。隨著功率的增大,效率增加效應遞減。因此,靠增加激光器的功率來提高工作效率的做法,不是一個有效、經濟的做法。而且,激光器功率的不斷提高,會引起其他副作用。比如,隨著激光功率的增加,基體的熱輸入量增大,基體表面溫度升高,基體變形和熔覆層開裂現象會加劇。另外,增大功率,會增加熔覆層深度,稀釋率也會因此增大,所以必須增大熔覆層厚度,造成熔覆材料的浪費。

為了提高激光熔覆的工作效率,必須另闢它徑,尋求更有效、更先進的技術。這一技術便是:高速激光熔覆。高速激光熔覆通過改變激光與金屬粉末的作用過程,使得金屬粉末在到達熔池之前充分吸收激光能量(普通熔覆時基體和粉末對激光能量的吸收比例分別為80%和20%,高速熔覆時基體和粉末對激光能量的吸收比例分別為20%和80%)。 通過對激光能量吸收比例的改變,使得熔覆的線速度達到了幾十米每分鐘,極大地提高了熔覆工作效率。另外由於高速熔覆的搭接率高達70%-80%(普通熔覆的搭接率為30%-50%),一方面,使得高速激光熔覆的稀釋率極低(約為1%左右),而普通熔覆的稀釋率為5%-15%。另一方面,使得熔覆層表面非常平整,達到了熱噴塗相同的效果,如下圖所示:

西安中科中美高速激光熔覆

西安中科中美是我國首家推出高速熔覆激光器設備的高科技公司。其推出的系列高速熔覆激光器已被國內多家客戶使用。根據客戶的反饋數據,中科中美的4000W高速熔覆激光器的具體工作參數及特點如下:

1. 熔覆速度:在熔覆厚度0.2-0.5mm時,熔覆效率每小時0.7-1.2平方米;

2. 熔覆厚度:根據需求,可實現熔覆厚度0.2~1.2mm;

3. 熔覆表面:熔覆表面平整,達到熱噴塗的效果;

4. 稀釋率:~1%左右;

5. 結合強度:冶金結合,結合強度可高達360MPa;

6. 可用於高熔點、高硬度粉末的熔覆;

7. 可用於銅、鋁等有色金屬的熔覆。

理論與客戶的實際應用表明,採用高速激光熔覆是提高熔覆工作效率的最佳途徑!


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