摘要:针对机械装备修复技术,本文阐述了激光再制造技术概念及激光再制造系统构成:三维激光光束头、三维激光涂敷系统、CAD/CAM软件和控制检测系统。展示了30层连续熔敷后的组织形貌,说明组织和硬度都比较均匀,并介绍了若干激光修复工业应用实例。 ^tRy6zG
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改革开放以来,国外大批的高精尖设备引入我国,许多重大工程装备造价十分昂贵,一旦出现损坏,使生产线中断。特别是进口设备,缺少备件,临时引进不仅价格昂贵,而且时间紧迫,不能保证及时生产,将造成重大的经济损失。因此,开展重大装备修复,发展快速、高效、精密的修复技术不仅具有广阔的市场需求,而且具有重大的经济效益和社会效益。 YGsg0I't
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常规修复技术的种类很多,每种技术有其擅长之处,也有应用的局限性,而精密可控成形再制造的修复技术已成为重要发展方向。 3(
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近年来,国际上诞生了一门新兴技术—再制造技术(Refabricating Technology)。与以往修复技术不同,再制造技术是一种全新概念的先进修复技术,它集先进高能束技术、先进数控和计算机技术、CAD/CAM技术、先进材料技术、光电检测控制技术为一体,不仅能使损坏的零件恢复原有或近形尺寸,而且性能达到或超过原基材水平。由此形成了一门新的光、机、电、计算机、自动化、材料综合交叉的先进制造技术。文中介绍了激光再制造系统的组成、材料选择原则、多层熔敷后的效果及工业应用实例。 Rxl/)H[Lc"
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1、激光再制造系统构成 :P?zy| aBi
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激光再制造技术的技术基础是激光熔敷。激光熔敷原本是一种表面强化技术,它不涉及零件精确成形问题。以激光熔敷为修复技术平台,加上现代先进制造、快速原形等技术理念,则发展成为激光再制造技术。它是以金属粉末为材料,在具有零件原型的CAD/CAM软件支持下,CNC(计算机数控)控制激光头、送粉嘴和机床按指定空间轨迹运动,光束与粉末同步输送,形成1支金属笔,在修复部位逐层熔敷,最后生成与原型零件近形的三维实体。 )F3>
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激光器:1~5kWCO2激光器,多模即可,或用0.4~2kWNd:YAG激光器,多模即可。 [t+qYe8
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光学系统:采用聚焦光束和宽带光束2种方法,宽带光束可使熔敷表面光滑平整,而且没有裂纹等产生。 8!|LJI
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送粉器:采用载气式或非载气式输送2种均可。非载气式送粉,粉末利用率高达90%,载气式仅30%~40%。在进行二维以下运动修复时,采用非载气式送粉可节省粉末,从而降低使用成本。 +BgUnu26
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从光束与粉嘴相互运动关系来看,可分为一维、二维及三维修复。 `^'0__<M
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红外温度监控系统: (P|k$S?m
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在激光熔敷修复过程中,由于多层叠加,熔层表面温度会随高度增加而增加,在尖角处也会引起热量陡增。必须对熔池温度面进行实时监测,并将测温结果反馈给激光器和数控机床,控制激光器功率输出以及CNC机床的运动速度,以保持熔池温度稳定。其测温原理为:激光涂层吸收的能量EA,一部分用于熔化粉末Ep,一部分以热辐射的形式向外散出ER,一部分用于热传导ET,一部分用于与环境对流Ec,即: 5.U4P<