在船舶、石油、採礦等製造業中,需要使用大量的管道,這些管道在使用過程中內壁會受到不同程度的磨損而影響其使用性能和壽命,因此增加管道內壁耐磨性、耐腐蝕性等性能是解決這一問題的關鍵。
雷射熔覆技術作為一種材料表面改性的新技術,是指以不同的填料方式在被塗覆基體表面放置選擇的塗層材料,經雷射輻照使之和基體表面層同時熔化,並快速凝固後形成稀釋層基底並與基體材料成冶金結合的表面塗層,從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等的工藝方法。其主要特徵如下:(1)超快的熔凝速度(103~106℃/s),因此其加工效率非常高,加工速度很快;(2)熔覆層與基體之間形成良好的冶金結合,熔覆層組織緻密,熱影響區小且稀釋率低;(3)熔覆材料選擇多樣性,可根據不同的工程需求設計不同的合金比例,以便於有效控制熔覆過程中熔覆層的組織與性能;(4)雷射熔覆屬於精細加工方法,可用於實現微小區域的局部加工,並且加工過程中與零件無直接接觸,不會對部件造成接觸損傷,便於實現加工過程的自動化控制。該技術已初步地用於管道的熔覆。
現階段雷射熔覆技術只能熔覆大直徑的管道,而對於中小直徑的管道,主要是由於熔覆受到空間的限制,雷射頭難以進入管道中,實現過程複雜,耗費較大,而且常規的雷射熔覆加工頭雷射在相對較遠的位置才開始聚焦,加工效率低且很容易損壞保護鏡,難以實現良好的加工質量。
一些高承載零件內壁對表面熔覆、修復的應用需求持續增加,希望具有卓越的耐磨、耐衝刷、耐腐蝕性能等,如軸承、模具、氣缸、油缸、擠壓筒、閥門等。隨著產品服役性能、結構複雜度的提高,工業界對內壁雷射熔覆、修復技術的適用極限尺度、多功能性與高質高效性提出了越來越高的應用需求。
不同於外壁雷射熔覆,內壁雷射熔覆加工頭中雷射束、粉末、冷卻水都需在有限空間通過長距離傳輸到達光學頭的頂端,為適應更小、更長內徑零件的加工,內壁雷射熔覆加工頭要求具有高集成、高精度、高剛性的特性。
內壁雷射熔覆光學系統,也稱為ICO(Inner Cladding Optics),是內壁雷射熔覆系統的核心部件, ACunity與Fraunhofer ILT的孵化企業IXUN GmbH建立聯合實驗室與製造工廠,針對工業界不同的應用需求,開發了系列型號內壁雷射熔覆光學系統,對光路設計、輕量化結構剛性、水冷效果、粉末匯聚性能、集成度等持續優化升級,在最大延伸長度、最小適用內徑範圍不斷挑戰極限,可滿足工業界大部分規格尺寸零件的內孔、內腔的雷射加工需求。模塊化的系統設計與多系列的內壁光學系統可滿足內壁雷射熔覆、雷射修復、雷射焊接、雷射硬化等不同加工需求,一切外壁雷射熔覆適用的材料均可應用。
亞琛聯合科技的內壁雷射加工系統在設計上充分考慮了應用便捷性,系統採用模塊化設計,工具機、機器人不同運動形式,配備不同規格的內壁光學系統,也可實現內、外壁雷射熔覆的一體化集成。同時,針對不同產品特徵、工藝需求,開發了內壁雷射熔覆、修復、硬化等不同方法的配套工藝規範。
技術優勢:
? 高集成度高穩定性:粉路、氣路、水路、光路均集成於管內
? 適用最小管件內徑:Ф33mm
? 最大延伸長度:單側3mm
? 適用盲孔加工:粉末流、光束45°斜向入射設計
? 多功能快速切換:更換前端噴嘴,可完成熔覆、增材、焊接、淬火等多種工藝
? 適用多種材料:可製備鉄基、鎳基、鈷基、銅基、複合材料等多種合金塗層
? 過程在線監測:可實現加工區圖像、溫度的實時監測,管內雷射快速尋位與對中
ACunity內壁雷射熔覆技術參數
超長內壁雷射熔覆頭
ACunity內壁雷射熔覆系統