激光熔覆技術在機械、石化行業(yè)中的應用

機器設備由于長期在惡劣環(huán)境下工作，容易導致零部件的腐蝕、磨損。典型的易失效零部件包括葉輪、大型轉子的軸頸、輪盤、軸套、軸瓦等，其中許多零件價格昂貴，涉及的零部件品種很多，形狀復雜，工況差異較大。還有大型火力發(fā)電機組的大型轉子、動葉片與靜葉片都是需要進行強化或者修復。

大型轉子與輪盤

采用激光熔覆技術進行修復，不需要預熱工件，就可以恢復軸頸的尺寸，而且后續(xù)加工量小，不產(chǎn)生冶金裂紋，硬度可以達到HRC60 以上。

軸類零件的激光熔覆與修復工藝

(1)預處理工序：包括工件表面除油、除銹→ 噴砂清理(進一步清理)→熔覆前處理(將需要激光熔覆的區(qū)域清洗干凈，將存在明顯缺陷的區(qū)域整平);

(2)質量檢驗工序：采用磁粉探傷、X射線探傷、熒光探傷或者顯示劑探傷法對清洗干凈的表面進行探傷，確定有無明顯的缺陷區(qū)域存在。

(3)激光熔覆：采用自主知識產(chǎn)權的合金粉末進行激光熔覆，不需要預熱，不產(chǎn)生冶金裂紋，硬度高可以達到HRC63。

(4)后續(xù)加工處理：包括激光熔覆區(qū)域的拋磨修整與后處理;必要時噴耐磨涂層。

(5)質量檢驗與驗收：檢驗方法同步驟2，確認激光熔覆處理后零件表面無各種缺陷，即可進行驗收。經(jīng)過上述處理工序，可以將軸類零件復舊如新。

大型齒輪的激光淬火/熔覆

激光淬火齒輪與齒圈，熱注入量小，齒輪或者齒圈的熱變形小，不降低齒輪的精度，不破壞齒面的表面粗糙度。采用激光熔覆技術可以直接對斷齒等情況進行修復。

大型齒輪的激光淬火與修復工藝

(1)工藝流程: 將大型齒輪裝夾到激光加工機床上，清洗齒輪齒面的油污和銹斑;在需要激光加工的齒面及軸頸部分噴涂吸光涂料，再用激光加工程序對齒面(齒頂、齒根等)進行淬火處理。

(2)淬火工藝參數(shù)：激光淬火后齒面的硬度范圍可以控制在HRC35— 45之間;淬硬層深度為0.4- 0.6mm;激光功率2.0- 3.5kw;淬火掃描速度為10 – 50 mm/s。根據(jù)齒輪齒面、齒根和齒頂對材料表面的不同硬度要求，采用數(shù)控系統(tǒng)分段分區(qū)改變工藝參數(shù)，獲得相應的激光淬硬層。激光淬火后不用回火處理，齒面的表面粗糙度基本不變。

(3)激光熔覆工藝指標：激光熔覆的單層厚度根據(jù)需要可以在 0.2 – 2.5 mm 之間調節(jié)。激光熔覆層的硬度可以根據(jù)工件的需求在HRC25 – 60之間調節(jié)。對大型鋼齒輪而言，在無預熱條件下可直接熔覆，熔覆層均勻、連續(xù)，無裂紋、氣孔等冶金缺陷。

渦輪盤激光熔覆與修復

煙機的關鍵易損件主要有輪盤與葉片，采用合適的激光熔覆工藝先將渦輪盤及側壁上明顯存在的溝槽添平，并且焊補輪盤及側壁上所有蝕孔與裂紋，然后采用激光熔覆將與基材性能相當?shù)暮辖鸱勰啽P進行激光熔覆處理。不需打底層，也不需預熱，就可直接獲得高硬度的合金層。

渦輪葉片的激光熔覆與修復工藝

(1)預處理工序：基本工序與前相同;

(2)需要補焊的缺陷檢測：通過肉眼觀察和實驗儀器檢測，探測需要進行修復的區(qū)域，包括磨損區(qū)域、裂紋區(qū)域等，并記錄所需要修復的位置;

(3)激光熔覆：對于葉片中的微細裂紋，如果采用脈沖YAG激光進行修復，可以獲得更加理想效果。激光修復葉片分為兩類：一類是顯微裂紋的修補，另一類是磨損葉片頂端的接長。采用脈沖激光熔覆技術，通過控制激光輸入的能量、重復頻率數(shù)和激光掃描速度，可以控制激光熔覆層不產(chǎn)生裂紋。采用CO2激光進行熔覆處理，可以獲得相當?shù)男Ч?/span>

(4)后續(xù)加工：對修復好的葉片進行磨加工、拋光修整，使外觀尺寸達到圖紙要求。

(5)質量檢測：對修復好的渦輪盤進行質量檢測，確認所有修復部位質量達到要求。

(6)精整處理：對檢驗后的渦輪盤進行表面噴涂涂層等精整處理。

經(jīng)過上述處理以后，就可以將葉片修復如新。