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光纤激光熔覆的组成及工艺分析

  2020-10-15         Chris         7781

内孔表面激光熔覆加工头的主要结构由激光光路系统、水冷却系统、送粉系统和气路系统组成。由于空间的限制,内孔表面激光熔覆头的设计与普通表面熔覆相比有其特殊性和难度。

激光熔覆设备组成

   内孔表面激光熔覆加工头的主要结构由激光光路系统、水冷却系统、送粉系统和气路系统组成。由于空间的限制,内孔表面激光熔覆头的设计与普通表面熔覆相比有其特殊性和难度。但实际应用中需要设计制造内孔包层、光导管、气体保护装置、粉末进口喷嘴固定调节装置、关键短焦距积分镜。

(1)内孔包层:包层头分别针对大直径内孔包层和小直径内孔包层设计。包层头适合波长≤1064nm,具有光纤接口QBH接口。内孔最大深度可熔至1500mm,进给形式为单向轴向进给。

(2)积分镜:焦距150mm的积分镜。

(3)光波导管:本设计将光波导管模块化,可适当增加或减少中间管的节点数,满足不同内孔长度组件包层的技术要求。
(4)散热装置:由于内孔包层空间狭小,热量不易散发,过多的热量积聚会导致包层结构发生变化,甚至造成变形。在待加工管道的外表面设置冷气源,冷气源与激光头同步馈送,对激光头包覆后的管道进行冷却。


熔覆工艺开发

   通过大量熔覆工艺试验,对内孔熔覆体系和熔覆参数进行调试和改进。包覆成型效果表明,内壁表面包覆层均匀、光滑,无砂孔、裂纹缺陷,成型良好。此外,散热系统减少了包层热的影响处理管道,有效地降低了管件的变形,加工去除,有利于减少管件的内包层表面,从而大大减少了后续加工过程,减少能源消耗。

 

熔覆层微观结构

   熔覆层的微观组织无裂纹、气孔等缺陷,微观组织为细小致密的枝晶。复合界面清晰光滑,可以看到白色明亮的窄带,说明熔覆层与基体的结合是冶金的。在高激光功率下,基体和熔覆材料吸收的有效能量密度大,熔池停留时间短,熔覆层结构较小且均匀,主要结构为马氏体和少量残余奥氏体。
 

熔覆层硬度试验

   加工内孔包层,保持有效包层厚度为0.5mm。熔覆层和基体的硬度都比较稳定,熔覆层的硬度略高于基体。这是因为Cr、Mo、Nb等元素是强碳化物形成元素,当热输入足够大时,会产生更多的碳化物。结合界面附近的微硬度值略低于熔覆层的硬度,这可能是熔覆层的矩阵与某一成分稀释效应和包覆层衬底附近会出现相对笨重的外延生长的树突,有效改善耐磨性的缸体内壁,与此同时,硬度值有利于后续的气缸壁将包覆层,磨削等机械加工操作。
 

熔覆层的耐磨性能

   分别承担包覆层和衬底,洗涤后,干燥,分别根据需要作为原始重量,重量的包覆层样品损失重量明显低于衬底的磨损失重量,样品,采用这种技术改善气缸壁的包层,耐磨性能优于矩阵耐磨性,后衬底的约1.5倍。


以上就是关于激光熔覆工艺的介绍,如需了解更多信息可以访问我们的激光机产品专栏,谢谢!!!!

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