关于激光熔覆您需要了解的一切

激光熔覆是一种快速成型制造技术,可提供高质量、高精度的产品。由于高能激光可对热量输入进行高度控制,因此许多企业都开始采用这种技术。它的设计和灵活性彻底改变了各自机器材料表面的维护和修理。

了解有关激光熔覆的一切对许多组织来说都是至关重要的,因为它可以简化再制造流程,减少维修停机时间。

什么是激光熔覆技术?

激光熔覆是利用激光束将一层材料熔化并熔合到基体上,形成一层坚固的保护性功能涂层。当物质在基体上冷却时,它就会变硬,变得比下面的材料更耐磨。该工艺可提高计算机数控(CNC)机器部件等工业产品的性能和使用寿命。制造商可以利用它将高价值部件恢复和再制造成原来的几何形状。

激光熔覆工艺又称激光金属沉积,可改善部件表面,修复受损表面,消除磨损痕迹。例如,数控机床主轴会随着时间的推移而磨损,激光熔覆可将磨损的材料替换回主轴,从而延长其使用寿命并保持原有尺寸。

由于激光熔覆技术在各行各业(包括制造部件维修和原型设计)的应用能力,其采用率持续上升

激光熔覆的类型

根据不同的应用和项目范围,制造商可采用多种激光熔覆方法,以获得最佳效果,其中包括

  • 直接能量处置 (DED):该工艺是用高质量激光在基底上沉积和熔化金属粉末。DED 与其他增材制造技术不同,它主要用于对现有零件进行修复、涂层和添加定制功能,而不是制造新零件。DED 系统使用的粉末通常比粉供激光熔覆系统使用的粉末更大,能量密度更高。
  • 粉末床熔化(PBF): 在这种激光熔覆方式(也称为选择性激光熔化(SLM))中,操作员在基体上铺设一层细小的能量层,形成粉末床。激光束选择性地熔化并形成层,从而制造出零件。该工艺快速准确,是维修和原型制作的理想选择。
  • 线馈激光熔覆:激光熔化金属丝,将熔融材料沉积到基底上。这一过程可形成功能性保护涂层。由于金属丝是原料而不是粉末材料,因此这种方法与其他激光熔覆技术不同。这种方法常用于修复磨损或损坏的数控部件,因为它允许用户构建复杂的几何形状。

激光熔覆在精密部件维修方面的优势

激光熔覆具有显著优势,可简化精密制造中的涂层和修复工艺,包括

  • 精度和准确性:激光熔覆具有很高的成型精度,使制造商能够制造出精密准确的部件。用户可以将性能增强材料精确地放置在需要的位置,对各种元件进行高质量的局部修复。工艺完成后,工件会变得比原来更坚固。
  • 缩短生产时间:激光熔覆工艺的精确度和精密度可最大限度地减少基板上的变形,并简化生产流程。
  • 材料多样性:制造商可以完全控制保护涂层的成分和微观结构,并可从各种材料中进行选择。
  • 低热量、低稀释:激光熔覆层甚至适用于修复要求最苛刻的部件。低热量输入缩小了热影响区,使基材表面和覆层材料之间的稀释程度降到最低。它还能保护基材的材料特性,防止其变得过软或过硬。
  • 减少材料浪费,节约成本:随着各行各业都在寻求可持续发展和减少排放,最大限度地减少浪费成为许多组织的首要任务。激光熔覆减少了材料浪费,有利于维修而不是完全更换,从而大大节约了成本。与其他重建技术相比,它的成本效益也更高。
  • 延长新产品的使用寿命:根据不同的应用,激光熔覆技术不仅可以使损坏的设备焕然一新。它还能延长新产品的使用寿命,在某些情况下可达到多个生命周期的效果。

激光熔覆材料与应用

激光熔覆技术具有卓越的多功能性,适用于多种材料,包括

  • 金属和合金:金属是数控加工和精密制造中的常见材料,激光熔覆适用于不锈钢和合金,例如钴铬、铝和镍基合金。工具钢是制造业的标准材料,可提高耐磨性和工具寿命。
  • 陶瓷:激光熔覆适用于氧化铝、氧化锆和碳化钨等陶瓷材料。
  • 金属基复合材料:这些复合材料由部分金属和部分陶瓷组成,置于金属基体中,非常适合激光熔覆技术。

激光熔覆的多功能性和精确性使其成为从农业到航空航天等众多行业的首选。激光熔覆的常见用途包括

  • 切割工具:激光熔覆材料可用作生产过程中的保护层,防止精密加工中的腐蚀和磨损。它还能使机床保持切削特性。由于加工过程中变形极小,因此切削工具在加工过程中可以保持平直。用户还可以根据部件的要求获得不同的涂层厚度。
  • 发动机和航空航天部件:航空航天和汽车工业使用激光熔覆来修复或恢复磨损的部件。该工艺还能提高表面质量,增强耐用性和性能。
  • 钻探工具:各行各业的钻孔工具都承受着巨大的压力,需要额外的磨损保护以延长使用寿命。激光熔覆技术可提供这些应用所需的高精度、低孔隙率、低变形和高硬度。
  • 工业和制造工具:数控机床需要坚固而精确的部件,从而以高精度和可重复性复制复杂的几何形状。激光熔覆技术可使这些部件与原部件一样坚固,从而降低成本,提高盈利能力。

激光熔覆的趋势与创新

越来越多的机构对激光熔覆技术表现出了浓厚的兴趣,并对该技术与现有解决方案的竞争力进行了研究。激光熔覆技术通过高质量的再制造降低了运营成本,同时还能为其提供涂层保护,使其能够承受严苛的应用环境。

由于激光熔覆技术的成功和普及,随着制造商寻求更高效、更有效的方法为各行各业生产部件,激光熔覆技术也在不断发展。激光熔覆技术的一个令人兴奋的发展方向是将铣削和激光熔覆工艺结合起来,使用户能够制造几何形状越来越复杂的多个部件。

尽管在再制造过程中存在挑战,如缺乏熟练的操作人员,但市场仍有可能继续增长。最近的创新预示着激光熔覆市场的良好前景,例如大光斑激光熔覆,它可以增大工件上激光光斑的尺寸,从而提高激光功率,而不会使基体材料过度熔化。

高速激光熔覆技术可在添加剂粉末到达基体材料之前将其熔化,从而简化激光熔覆工艺。对高性能表面处理和再制造解决方案、新应用和材料开发的需求增加,可能会进一步推动市场增长和创新。

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链接来源:

https://www.fortunebusinessinsights.com/laser-cladding-equipment-market-103509

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8670367/

https://www.setco.com/blog/what-is-a-cnc-spindle/

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