輝銳集團(tuán)
株洲輝銳增材制造技術(shù)有限公司
中南區(qū)域性金屬零部件激光加工服務(wù)提供商
Case introduction
案例詳情
超高速激光熔覆修復(fù)服務(wù)
超高速激光熔覆技術(shù)起源于德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用促進(jìn)協(xié)會(huì)年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)中，超高速激光熔覆技術(shù)榮獲了Fraunhofer科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。傳統(tǒng)的電鍍硬鉻技術(shù)普遍使用的三氧化鉻（CrO3），又稱六價(jià)鉻（Cr6+），連同其他有鉻成分的物質(zhì)被歐盟委員會(huì)于2013 年定義為對(duì)人體有害物質(zhì)
超高速激光熔覆技術(shù)起源于德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用促進(jìn)協(xié)會(huì)年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)中，超高速激光熔覆技術(shù)榮獲了Fraunhofer科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。傳統(tǒng)的電鍍硬鉻技術(shù)普遍使用的三氧化鉻（CrO3），又稱六價(jià)鉻（Cr6+），連同其他有鉻成分的物質(zhì)被歐盟委員會(huì)于2013 年定義為對(duì)人體有害物質(zhì)
高效環(huán)保的表面涂層技術(shù)——超高速激光熔覆技術(shù)替代電鍍
01 技術(shù)背景介紹
超高速激光熔覆技術(shù)起源于德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用促進(jìn)協(xié)會(huì)年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)中，超高速激光熔覆技術(shù)榮獲了Fraunhofer科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。傳統(tǒng)的電鍍硬鉻技術(shù)普遍使用的三氧化鉻（CrO3），又稱六價(jià)鉻（Cr6+），連同其他有鉻成分的物質(zhì)被歐盟委員會(huì)于2013 年定義為對(duì)人體有害物質(zhì)，由此便迫切需要另一種工藝來(lái)替代鍍硬鉻。在我國(guó)，近年來(lái)傳統(tǒng)電鍍工藝給企業(yè)帶來(lái)極大的環(huán)保壓力， 2016年，工業(yè)和信息化部和環(huán)境保護(hù)部關(guān)于印發(fā)《水污染防治重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)推行方案》，明確建議了激光熔覆技術(shù)在取代電鍍方面的應(yīng)用。
超高速激光熔覆技術(shù)完成的熔覆涂層冶金質(zhì)量高、稀釋率低、變形小、表面光潔度高，屬于先進(jìn)環(huán)保的再制造加工技術(shù)，在工業(yè)再制造領(lǐng)域能極大地減少企業(yè)的后續(xù)機(jī)加工成本，能有效延長(zhǎng)產(chǎn)品使用周期，為企業(yè)節(jié)省大量后期維修費(fèi)用。和傳統(tǒng)的熔覆激光技術(shù)相比，超高速激光熔覆技術(shù)的工作效率要快上百倍。普通的激光熔覆技術(shù)速率是0.5—2 米/分鐘，而超高速激光熔覆技術(shù)可達(dá)到50—200 米/分鐘，鍍層速度至少提高了100 倍。超過(guò)1平方米/小時(shí)的涂層高效率可以使激光熔覆的成本降低到與鍍硬鉻成本相當(dāng)。超高速激光熔覆技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：目前可以在零件表面制備大規(guī)模的不同成分涂層，這將有可能生產(chǎn)出在生命周期內(nèi)不會(huì)磨損的創(chuàng)新零件。
現(xiàn)有涂層技術(shù)比較
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分類 |
電鍍鉻 |
等離子 體噴涂 |
火焰超 音速噴涂 |
傳統(tǒng)激 光熔覆 |
超高速 激光熔覆 |
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材料 |
鉻 |
合金粉末 |
合金粉末 |
合金粉末 |
合金粉末 |
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厚度 |
<0.1 |
3-4 |
0.1-0.4 |
1-2 |
0.02-0.40 |
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硬度 |
>700 |
Cr-Fe 300 |
WC-Cr涂層>1000 |
Cr-Fe 500-600 |
Cr-Fe 500-600 |
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耐磨性 |
較差 |
良好 |
良好 |
良好 |
良好 |
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與母材結(jié)合 |
物理結(jié)合 |
冶金結(jié)合 |
冶金結(jié)合 |
冶金結(jié)合 |
冶金結(jié)合 |
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基材熱輸入 |
無(wú) |
大 |
較小 |
較小 |
很小 |
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環(huán)保性 |
差 |
較好 |
較差 |
好 |
好 |
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使用壽命（年） |
1-1.5 |
2-3 |
2-3 |
>5 |
>3 |
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生產(chǎn)成本 |
低 |
中 |
中 |
高 |
低 |
輝銳公司在全部國(guó)產(chǎn)化設(shè)備基礎(chǔ)上，自主研發(fā)的激光超高速熔覆技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。超高速熔覆屬于先進(jìn)環(huán)保的再制造加工技術(shù)，針對(duì)替代鍍硬鉻軸類件，輝銳公司已成功開(kāi)發(fā)了超高速熔覆設(shè)備和工藝方法，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)車削熔覆一體化加工。
輝銳研發(fā)的車削與超高速熔覆相結(jié)合的混合制造可以充分發(fā)揮效率優(yōu)勢(shì)，使零件在一次裝夾定位后，增材與減材多種工藝結(jié)合一次加工出成品，避免了因重新定位產(chǎn)生的不必要的同軸度、圓跳動(dòng)誤差，大幅提高涂層的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
設(shè)備參數(shù)
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激光器 |
?國(guó)產(chǎn)固體激光器 |
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運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) |
5軸數(shù)控 |
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最大可回轉(zhuǎn)直徑 |
640mm |
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加工長(zhǎng)度 |
2.5m |
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重復(fù)定位精度 |
0.012mm |
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可實(shí)現(xiàn)層厚 |
50–800μm |
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沉積效率 |
可達(dá)500cm2/min |
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基材稀釋率 |
<1%
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輝銳研發(fā)的激光超高速熔覆技術(shù)通過(guò)一系列試驗(yàn)和工藝優(yōu)化，獲得了可用于實(shí)際生產(chǎn)的穩(wěn)定涂層工藝。
傳統(tǒng)激光熔覆粉末進(jìn)入熔池后被熔化，層厚>500μm，激光掃描速率<1 m/min，沉積面效率10–50cm2/ min。
可實(shí)現(xiàn)單層厚50–350μm；
沉積面效率最高可達(dá)500cm2/ min；
稀釋率<1%。
04 結(jié)果展示
某煤礦客戶的超高速熔覆測(cè)試樣品制作
圖3 熔覆開(kāi)始 圖4 熔覆至末端
基材為客戶提供，粉末材料為馬氏體不銹鋼
測(cè)試件總長(zhǎng)1000mm，外徑217mm，壁厚13.5mm，熔覆長(zhǎng)度940mm
連續(xù)熔覆時(shí)長(zhǎng)45min，熔覆面效率0.84平米/小時(shí)
熔覆前后圓跳動(dòng)變化<0.10mm
熔覆前后直線度變化<0.12mm
單層熔覆層厚度：370±15μm，粉末利用率：93.7%
圖8-9 熔覆后樣品直接精磨，得到表面粗糙度Ra<0.8μm
圖10 顯微硬度測(cè)量結(jié)果
圖11 超高速熔覆涂層試樣鹽霧試驗(yàn)結(jié)果 -熔覆表面未出現(xiàn)銹跡
平面超高速熔覆樣品展示
通過(guò)設(shè)備與工藝的進(jìn)一步改進(jìn)與開(kāi)發(fā)，輝銳集團(tuán)已實(shí)現(xiàn)了平面基材上的超高速熔覆。
圖12 平面超高速熔覆樣品
熔覆尺寸150mm x 65mm
基板厚度5mm
咨詢服務(wù)：025-8675 6108
售后服務(wù)：025-8675 6109
總部地址：南京市江寧區(qū)瑞鑫路1號(hào)智能
制造創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園
