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摘要：LASER（激光）lightamplificationbystimulatedemissionofradiation通過受激輻射實現光的放大。近年來，隨著大功率、高性能激光加工裝備的不斷涌現，與增材制造技術密切相關的激光熔覆技術日益一起國內外等發達國家的高度重視，并在各個行業得到快速的發展，激光熔覆技術可以應用于制造、修復及再制造等，運用激光熔覆使工件表面的物理性能顯著改善，延長了工件的使用壽命并降低了使用成本。超音速噴涂SupersonicspeedSpray，利用熱源將合金粉末在高速條件下進行物理變化及噴吹，借助熱源的動力使熔融的材料附著到待修復基體的表面，將熔融的合金粉末高速噴涂并與基體表面結合，實現噴涂涂層的多功能覆蓋。

關鍵詞：激光熔覆、超音速噴涂、表面處理

一、激光熔覆表面再制造技術

（一）激光再制造技術的概述

激光作為一種包含很高能量、非直接接觸的熱源進入工業領域進行迅速的發展，解決了較多常規作業方法所不能及時解決的問題，進而明顯的提高了生產節奏效率、保證了加工基體的質量及延長了修復部件的使用壽命，激光熔覆再制造技術以激光熔覆技術為基礎，采用激光作為熱源結合計算機機器人輔助設計進行再制造，解決了很多傳統技術不能解決的技術問題。1、預置式方法激光熔覆作業預置式方法激光熔覆是將熔覆所需的材料先放置在基材表面需要待熔覆的工件部位，然后采用激光輻照進行熔覆，熔覆材料以氣體為動力帶動粉末的形式進行送粉，目前主要用于軸類、閥門、弧面、特殊性能的平面修復。其修復后的強度基本與原強度一樣，修復費用遠遠低于重置價格。預置式方法激光熔覆工藝作業的主要工藝流程為：對工件基材激光熔覆表面進行預處理---提前放置熔覆粉末材料---進行預熱處理---激光熔覆熔化結合---后熱處理。2、同步式方法激光熔覆作業同步式方法則是將激光熔覆所需的材料直接送入激光光束作業區域中，促使材料送粉和激光熔覆同時完成，熔覆的材料主要也是以粉末為主的形式進行送粉。目前主要應用在軸類、軸承位、精度較高的平面及圓弧面修復，其修復后的強度基本與原強度一樣，修復費用遠遠低于重置價格。同步式激光熔覆作業的主要工藝流程為：對基材激光熔覆表面進行預處理---同步送料激光熔覆---后熱處理。

（二）激光熔覆技術的性能特點

激光作為相干光，具有多種特性，包含單色性、亮度高、方向性強、相干性好及產生的能量高度集中。光的本質就是一種電磁波的輻射，對于電磁波輻射相干長度越長產生的光譜線寬度就越窄，顏色越單純光的單色性就越好，由于激光能進行能量的高度集中，激光器均能產生較高的激光能量，所以一些航空行業、軍事行業及醫療行業采用激光進行修復及再制造等部件的生產作業。（1）激光加工過程中熔層在0.05～0.1mm區間且可以合理控制。對基體產生的熱影響區相對極小。（2）熔覆層及基材組織致密，晶體細小無氣孔、夾雜及其它缺陷。（3）激光熔覆加工過程中工件基體溫度上升一般情況下不會超過80℃，后續加工基本無變形。（4）激光熔覆層與基體為冶金結合,結合強度不低于原基體材料的90%。（5）激光熔覆后打底層具有與基體具有強度高等特點，面層具有耐機械磨損和化學耐腐蝕等特性。（6）激光熔覆硬化處理后的工件表面硬度高,比常規淬火要高15%～20%,可獲得極細的硬化組織,耐磨性得到提高。（7）激光加熱速度快,熱影響區小,淬火應力及變形小,表面光潔度高。

（三）激光熔覆在冶金行業的應用

激光再制造技術在現代鋼鐵行業中主要應用包括激光熔覆、激光相變硬化、激光合金化等。在冶金行業激光熔覆可運用于很多方面，例如軋機的輥架牌坊、減速機軸承箱體、減速機軸及各類軋輥扁接頭等等。鋼鐵行業啟停機對設備具有影響且為了保證產量最大化，由于生產產品的特殊性，生產線長時間進行運轉的過程中連接部位及傳動設備在高強度的鋼板沖擊及摩擦下極容易造成損耗，而以往的現場堆焊修復只能起到暫時修復的作用并不能完全恢復及延長設備部件使用周期。通過激光熔覆的設備備件能恢復備件至最佳狀態，通過去除疲勞層防止直接激光熔覆或者手工堆焊造成設備部件基體存在缺陷及氣孔影響強度及耐磨度，在去除的疲勞層進行激光熔覆作業，在保護氣體的作用下進行粉末輸送，將高硬度的合金粉末進行激光高溫熔融，熔融的合金粉末與修復件基體進行充分結合，再將激光熔覆后的修復表面進行車削處理并保留最低下限，去除表面氧化層恢復基體尺寸至工藝及圖紙要求。通過激光熔覆及車削后的修復基體能恢復備件到最佳狀態并保證硬度及耐磨性，由于激光熔覆的粉末細膩度較高所以修復后的表面表現也非常完美。

二、超音速噴涂表面技術

（一）超音速噴涂技術概述

超音速噴涂是一種新型的表面熱噴涂處理技術，主要是利用某種可燃性的氣體燃料或某種可燃性液體燃料（如航空煤油）等和作為助燃性的氣體（氧氣）結合，在高壓力工作環境下的燃燒室中被引燃，進行劇烈燃燒從而膨脹的燃燒氣體受到噴槍噴嘴的約束及壓縮進而形成超音速的火焰束流進行表面噴涂。被噴涂的粉末沿噴槍的燃燒室軸心送粉輸入，并在燃燒室的火焰中被加熱并通過加速過程產生較高的速度噴出覆蓋在修復基體，噴涂工藝采用高溫熱源，使粉末材料熔化，高速噴涂到工作表面，形成具有特殊性能涂層的工藝。超音速噴涂已成為熱噴涂技術的主流發展方向，目前在國內外已經滲透到機械、石油化工、冶金、航空航天、電力等部門。此外，超音速火焰噴涂技術還廣泛應用于其他工業領域。在鋼鐵行業中的各種工藝輥上的耐磨涂層；連退產線上的輥耐高溫且耐磨損涂層；鍍鋅生產線所涉及到的各種張力輥等。

（二）噴涂再制造技術的性能特點

（1）應用熱噴涂工藝，可以針對材料機件表面性能不同要求，采用相應的材料，使噴涂后的機件表面性能發生大的轉變。（2）可使工件獲得極好的耐磨耐腐、耐熱隔熱，絕緣等基材不具備的特性，延長使用壽命數倍至數四-五倍以上。（3）由于工件獲得優越使用性能，可節省材料及零配件庫存量，大大降低停機率，提高經濟效益。（4）粉末粒子的飛行速度高，沖擊能量大，可形成致密的、結合強度高高質量涂層。（5）合金粉末在燃燒室中通過火焰過程中停留及加熱的時間較短，合金粉末材料的相變、氧化和分解等變化受到了一定的抑制。（6）噴涂距離調節范圍大而不影響噴涂層質量。（7）涂層具有極低的氧化物含量，高溫抗腐蝕和抗裂性能好。

（三）超音速噴涂在冶金行業的應用

超音速噴涂應用在冶金、電力、航空航天及石油化工等眾多工業行業，鋼鐵及其它冶金行業加工中的各種工藝輥；鋼鐵表面技術處理生產線的各種作業輥的耐磨、耐蝕和抗積瘤等涂層。在鋼鐵冶金行業輥類應用在鍍鋅等產線，包括張力輥、糾偏輥、活套輥、塔頂輥及沉沒穩定輥等。由于產線高速運轉，高速的帶鋼通過輥子對輥子的表面造成影響，經過一段周期的運行輥面涂層或者基體會發生變化對輥面損耗也較大，所以對帶鋼通過的輥道要求較高。噴涂層厚度、表面光潔度及輥面硬度都能影響生產過程中帶鋼的狀態，所以高標準的超音速噴涂工藝被廣泛應用，為保證質量及提高人員勞效進行工藝固化越來越引起行業作業人員的關注，針對不同基體的工藝及要求也不近相同，針對不同或者同樣產品進行工藝及參數固化越發顯的則極為重要。

參考文獻:

[1]宋建麗,李永堂,鄧琦林,等.激光熔覆成形技術的研究進展[J].機械工程學報,2010(14):33-43.

作者:楊文岳 單位:河鋼唐鋼檢修公司