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激光熔覆技術(shù)在金屬管內(nèi)壁行業(yè)中的應(yīng)用

來(lái)源:工業(yè)設(shè)備科技技術(shù)淺談2020-09-23 我要評(píng)論(0 )   

管筒件內(nèi)表面處理一直是表面改性領(lǐng)域的難題,特別是內(nèi)徑較細(xì)、長(zhǎng)徑比較大及變徑的管件,等離子體難以進(jìn)入管件內(nèi)部,因而處理難度較大。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中,有大量管狀工...

管筒件內(nèi)表面處理一直是表面改性領(lǐng)域的難題,特別是內(nèi)徑較細(xì)、長(zhǎng)徑比較大及變徑的管件,等離子體難以進(jìn)入管件內(nèi)部,因而處理難度較大。

在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中,有大量管狀工件的內(nèi)表面需要改性處理,例如:油田上的抽油泵泵筒、輸油管道、化工管道、汽車(chē)汽缸套,以及軍事領(lǐng)域特別是海軍靚艦艇上配置的艦炮炮管以及魚(yú)雷發(fā)射管等。如不銹鋼管材由于其本身固有的優(yōu)異特性及其所帶來(lái)的安全性、可靠性、清潔性、耐用性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性等優(yōu)點(diǎn)而大量應(yīng)用于建筑給水和直飲水的管道,為保護(hù)水資源,改善水質(zhì),保護(hù)人們的健康發(fā)揮了重要的作用。碳鋼管材、鑄鐵管材廣泛應(yīng)用于石油、天然氣工業(yè)中氣、水、油的輸送,為其它行業(yè)提供了可靠的能源保障。錳鋼及碳錳鋼無(wú)縫鋼管則是船舶用耐壓管材的首選材料。在生物醫(yī)療應(yīng)用方面,許多人造器官都具有管狀形狀,比如纖細(xì)柔韌的細(xì)長(zhǎng)管是制備人造血管最基礎(chǔ)的構(gòu)件。而在國(guó)防領(lǐng)域中,坦克、大炮、機(jī)械的身管,發(fā)動(dòng)機(jī)管路,雷達(dá)波導(dǎo)管以及武裝裝備戰(zhàn)車(chē)的軸承、活塞套等等,各種管筒結(jié)構(gòu)零件的應(yīng)用更為廣泛。

但在實(shí)際應(yīng)用中,由于腐蝕、高溫氧化、摩擦磨損,管筒件內(nèi)表面經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重的破壞,造成壽命縮短,給人們的生活帶來(lái)了許多的不便,工程應(yīng)用上帶來(lái)大量的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)2003年9月對(duì)我國(guó)第二大油田——?jiǎng)倮吞锏恼{(diào)查發(fā)現(xiàn),整個(gè)勝利油田由于腐蝕引起的管線(xiàn)材料費(fèi)直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)3億元,并由于更換管線(xiàn)影響作業(yè)和生產(chǎn),導(dǎo)致簡(jiǎn)介經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10億元左右。在軍事方面,由于槍炮管膛線(xiàn)磨損和內(nèi)膛尺寸發(fā)生變化的問(wèn)題,將導(dǎo)致彈丸初速、射擊精度下降,戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能降低,槍炮管失效。因此,對(duì)管筒件內(nèi)表面進(jìn)行的處理以使其具有更高的硬度,更好的抗摩擦磨損性能,耐高溫、耐壓性能、耐腐蝕性能等,就有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

電鍍是最早提出的管筒件內(nèi)表面處理方法,在我國(guó)已有40多年的歷史。具體方法是將管筒件內(nèi)表面完全浸沒(méi)在電解液中,通過(guò)電鍍液的自由流動(dòng)與浸泡,自然將改性介質(zhì)帶到需要處理的部位,然后通過(guò)陰陽(yáng)級(jí)反應(yīng)生成合適的鍍層。但電鍍涂層在性能上存在著不足,更為重要的是鍍液對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染,在環(huán)保要求日益提高的今天,電鍍行業(yè)逐漸被替代。

利用激光的高能量密度和高方向性可對(duì)管狀材料內(nèi)表面進(jìn)行處理,使管狀工件內(nèi)表面的性能得到提高,特別是提高內(nèi)表面硬度、強(qiáng)度、耐磨性、耐蝕性和耐高溫性能,從而提高管狀材料的使用壽命。

這就提到了替代電鍍行業(yè)的新工藝:激光熔覆技術(shù)。激光熔覆是把所需配置的合金粉末未經(jīng)激光熔化成熔覆層的主體合金,熔覆層與基體金屬有一薄層熔化,構(gòu)成冶金結(jié)合的一種激光表面處理技術(shù)。

亞琛聯(lián)合科技作為Fraunhofer ILT的孵化企業(yè),率先將超高速激光熔覆技術(shù)引進(jìn)中國(guó)市場(chǎng),與Fraunhofer ILT緊密合作對(duì)超高速激光熔覆進(jìn)行技術(shù)產(chǎn)業(yè)化升級(jí),不斷完善工藝水平,提升其核心部件的功能性,如送粉噴嘴的耐用性、送粉精度、高送粉量、粉末利用率等。在Fraunhofer ILT原有高精度同軸送粉噴嘴的基礎(chǔ)上進(jìn)行改型,正式推出高效、高匯聚性送粉噴嘴,送粉效率可達(dá)5kg/hr以上,粉末利用率高達(dá)95%。而其特殊的模塊化設(shè)計(jì),大大降低了使用成本,使損耗件的更換變得異常簡(jiǎn)單,同時(shí)保證了工藝的可重復(fù)性,噴嘴尺寸也可根據(jù)維修位置進(jìn)行靈活調(diào)整。新開(kāi)發(fā)的超高速激光熔覆加工頭,通過(guò)特殊的光路調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)光-粉在空間的最理想交互,使得粉末熔化更加穩(wěn)定、能量利用更加高效。

2017年,亞琛聯(lián)合科技在中國(guó)銷(xiāo)售第一套EHLA設(shè)備,2019年幫助客戶(hù)建立了第一個(gè)EHLA工廠(chǎng)。目前ACunity的設(shè)備已經(jīng)安裝應(yīng)用于粉末冶金、煤礦機(jī)械、科研院所等多個(gè)行業(yè),并率先在煤機(jī)行業(yè)中的實(shí)現(xiàn)了大批量加工生產(chǎn)。中德科研與工程團(tuán)隊(duì)共同為客戶(hù)提供從材料、工藝、測(cè)試、裝備、加工到規(guī)模化產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)的全生產(chǎn)鏈專(zhuān)業(yè)服務(wù)與堅(jiān)定支持。


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