激光熔覆技术及其在工业领域的应用
激光熔覆技术及其在工业领域的应用
激光熔覆是一种先进的表面处理技术，通过激光源加热金属丝或粉末涂层材料，在工件表面形成熔池。这种工艺能够快速冷却材料，形成冶金连接层，相比传统的硬镀铬工艺，不仅对健康无害，还能提供更优异的性能。
二极管激光器的工艺优势
作为激光熔覆设备的一部分，二极管激光器的平顶分布光束可形成均匀的熔池，为工件提供细粒度、无孔隙和无裂缝的涂层。这种工艺能够将后期处理减至最少，同时与Fraunhofer ILT开发的高速激光熔覆（EHLA）系统集成后，还能实现薄熔覆的生产。
工艺优势
- 激光照射时间短、深度低
- 涂层与基本材料的冶金连接
- 涂层比热喷涂涂层更耐磨
- 表面质量高，翘曲小，几乎无需后处理
- 工艺周期短，能量效率高
应用实例
激光熔覆技术在多个领域都有广泛应用，特别是在需要防腐蚀和耐磨保护的场景中。以下是几个具体应用案例：
滑动轴承的高效熔覆
使用二极管激光器进行粉末熔覆可降低能耗和材料的消耗，是滑动轴承熔覆的理想解决方案。例如，柏林的AD MOS公司采用该工艺后取得了积极的反馈。
高速熔覆
使用LDF二极管激光器和创新的双光斑熔覆镜组，以30kW的激光功率实现了新的高速熔覆应用，从而优化了刹车盘熔覆工艺的生产效率。
制动盘的熔覆
制动盘和制动片之间的摩擦会产生微尘，这些微尘占微尘污染总量的一定比例。采用新的熔覆技术可以生产出低磨损制动盘，并显著减少微粒排放。例如，在基材上添加一层碳化钨涂层可实现高耐磨性，从而以经济的方式生产出新一代制动盘。
探钻工具
油气田的开发需要高性能的钻具。这些工具承受着巨大的压力，如果没有磨损保护，就无法达到较长的使用寿命。Laserline的LDM和LDF二极管激光器在这一领域已经取得了卓越的成果：出色的附着力、高精度、很少的气孔、有限的裂缝、高硬度和低变形。在大多数情况下，形成的表面不需要进一步的机械加工。相比之下，传统的硬电镀方法（如等离子粉末熔覆）无法达到足够长的使用寿命。
农业机械
在二极管激光器的帮助下，典型的硬质合金层可保护锯片、圆盘耙或反锯片免受磨损和腐蚀。通过稳定的熔池和较小的热量输入，变形和混合的程度较低。熔覆层厚度和宽度可根据具体情况进行调整。熔覆过程中的过大尺寸被控制在小范围内，因此经济效益与技术优势相结合，为农业部件提供了强大的支持。
采矿业液压轴承熔覆
在煤炭开采等采矿技术设施中，液压轴承激光熔覆的市场正在不断扩大。液压轴承的涂层在当地的大气环境下会很快腐蚀，从而导致泄漏，因此需要更换或重新涂层。迄今为止，镀铬一直是主要的方法，但由于激光轴承具有更高的耐用性，它将越来越多地被激光熔覆所取代。耐用性的具体提高程度还无法量化，但目前的研究结果表明，使用寿命至少翻倍。
热交换器熔覆
其主要目的是防止高腐蚀性气体或液体与金属热交换器接触，从而对其使用寿命产生负面影响。因此，大多数情况下使用硬度较低的镍合金，以避免开裂，厚度可达1毫米。即使在高温条件下，它们也能对腐蚀性介质提供更好的磨损保护。沉积速度可达8公斤/小时。
氯会腐蚀金属，这是生物质设施和焚烧厂的操作人员非常清楚的事实。为什么会这样呢？这些设备的锅炉壁由含水钢管系统组成，这些钢管系统吸收燃烧的热能，然后将热能传输到水-蒸汽回路中。但焚烧烟气中的氯会分解钢管。未经处理的管道通常在一年后就无法再使用。由此看来，这样做并不经济。
因此，许多工厂的经营者指望使用防腐涂层。只要能将运行时间延长一倍，这样的努力就已经是值得的了--甚至还能取得更大的成果：与未熔覆的管道相比，根据所使用的材料和物理化学负荷的不同，使用寿命有可能延长三倍或四倍。