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镀铬技术环保严超高速技术来解忧!

2019-08-11 11:34 作者:18新利

  近年来在国家节能环保政策和技术转型升级的指导下,在传统镀铬技术上不断进行新技术和新工艺的研发,并从根本上提升制造过程的环保水平,实现智能制造、绿色制造。超高速激光熔覆技术作为先进环保的再制造加工技术应运而生,为此带来新的出路。

  传统熔覆过程中熔覆线mm/min,熔覆效率一般为0.15㎡/h,而高速熔覆线m/min,熔覆效率可达0.5-2㎡/h,整体加工效率为常规熔覆的3-5倍。

  传统熔覆制备所得涂层后续机加工的步骤包括粗车及精磨两步,而高速熔覆所制备的涂层机加余量较少,表面光亮,只需进行精磨即可,这在一定程度上极大的节约了成本(材料费用、机加费用、时间成本)。

  高速熔覆单层厚度可达0.15mm,同时通过调整工艺参数涂层厚度在0.15-0.5mm(单层)可调。涂层厚度主要与熔覆速度及送粉量等工艺参数有关,涂层截面形貌如图2所示。

  高速熔覆对工件的热输入小,工件热变形小,可用于加工薄壁件、小型件。传统熔覆过程中,大部分激光能量集中作用在基材及已熔覆层上,此时由于热膨胀不匹配性等材料物理性能的作用,易在涂层内部造成应力集中,对于部分硬度较高的涂层,极易在熔覆过程中发生开裂现象。而在超高速熔覆过程中,80%的激光能量作用于粉末中,故而基材的形变涂层内部残余应力较少涂层不易开裂。

  超高速熔覆可实现基体与合金层冶金结合,如图蓝色Mo曲线所示,Mo形成冶金扩散。通过拉断试验与600吨压机结果显示均无分层及剥落。

  稀释率较大,基材中大量元素向上扩散,从而影响涂层整体性能(硬度、耐蚀性)的问题一直是激光熔覆的一大难点,例如45#钢表面制备高硬度涂层时,易出现涂层硬度降低的现象。而这些问题在高速熔覆中就不再会发生,这是因为高速熔覆的稀释率远远低于传统熔覆,大量的能量集中于粉末上,基材内部的元素没有足够的热驱动力向涂层内部扩散,如图5所示。

  激光功率密度大,可熔覆高熔点粉末材料,也可实现铜、铝、钛等有色金属材料的表面强化。

  激光熔覆主要应用于对材料的表面改性(轧辊、齿轮)、对产品的表面修复(转子、齿轮)和原型制造三个方面。通过持续的技术优化,该技术可广泛应用于煤炭、冶金、海洋平台、造纸、民用家电、汽车、船舶、石油、航空航天行业。

  该钢辊为工作辊中的从动辊,材质为调制态45钢,钢辊之前表面强化工艺为电镀硬铬(约70HRC),电镀层厚度0.08mm。原始电镀层在实际使用过程中,易发生剥落等问题,因此选用新工艺解决该问题。

  钢辊熔覆面尺寸为Ф213mm×1555mm,面积为S=1.1m2。应用高速熔覆在该基材表面制备一层0.5mm厚的熔覆层,硬度达到60HRC,且时间仅为1.5h。

  对于直径较小的细直传输辊而言,在传统熔覆过程中易发生变形等问题,因此选用高速熔覆在其表面制备一层高硬度涂层,其加工过程如图所示。

  中科煜宸自主研发的超高速激光熔覆装备,配备全国产化的超高速熔覆专用送粉器、高可靠性送粉喷嘴等核心器件;超高速激光熔覆工艺技术通过了一系列的实验及实际生产应用验证,已能满足稳定的涂层制备工艺要求。

  在轨道交通中还有哪些黑科技,欢迎参加2019年8.14-16日在常州召开的第三届中国先进激光在轨道交通中的应用大会。

  2019年苏州,9.16-18,第三届中国激光微纳加工技术大会,欢迎参加我们在2020举办的首届中国先进激光制造技术在航空中的应用大会 (南京煜宸激光供稿)



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