高速熔覆技术介绍

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常规激光熔覆：预置送粉在金属表面上放置特定的涂层材料，经激光照射后，基体和粉末同时熔化并快速凝固，形成与基体成冶金结合的表面涂层。常规激光熔覆自推出以来，在国内各行业获得广泛应用，但因效率、熔覆薄层受限、表面粗糙等因素使其进一步的市场应用受限。为提高熔覆效率，常规激光熔覆只能依靠增加聚焦光斑尺寸来提高熔覆效率，但高功率激光器的应用同时造成投资加大、稀释率增加、热影响区加大等副作用。解决上述问题只能技术上创新，高速激光熔覆技术的出现解决了上述痛点。常规激光熔覆煤矿液压柱普通熔覆不同功率半导体激光器熔覆效率第2页/共18页

高速激光熔覆：通过改变激光与粉末的作用过程，在熔池之上将粉末融熔或半融熔，将融熔或半融熔状态的液体流送入熔池内，从而实现熔覆效率和表面质量的提升，形成冶金结合的表面涂层。熔覆完的涂层表面可进行快速激光扫描，再次提高表面质量。技术特点：效率高、热输入小、稀释率较小、可熔覆薄层、表面平整、后续加工量小

高速激光熔覆煤矿液压支柱高速熔覆第3页/共18页4高速激光熔覆与常规激光熔覆原理比较常规：粉末汇聚熔池高速：粉末汇聚熔池之上第4页/共18页5常规激光熔覆与高速激光熔覆工艺比较（4000W）类型效率结合强度热输入量稀释率熔覆厚度涂层平整度后续加工量适用材料常规熔覆0.25m²/h冶金大，薄层、小件受限5%~15%0.5-2粗糙、有起伏车、磨、抛，加工量大高硬度、高熔点材料，会出现裂纹、气孔；铜、铝基体上熔覆难度大高速熔覆0.5mm，0.9m²/h；0.3mm，1.2m²/h360MPa小3%以内0.1-2可达到超音速喷涂表面质量磨、抛，加工量小铁基、镍基、钴基、NiWC类材料。熔覆部分陶瓷材料、WC-10Co-4Cr、NiCr-Cr3C2，对高硬度、易裂材料有较大优势如：M2、Stellite20、Ni60等；在铜、铝基体上熔覆优势明显第5页/共18页高速熔覆与热喷涂、电镀工艺比较高速激光熔覆电镀热喷涂工艺特点扫描加工整体处理扫描加工涂层质量冶金结合，效率、表面质量高机械结合机械结合、孔隙率环境无污染水、土壤、空气严重污染（六价铬可致癌）粉尘、噪音污染严重第6页/共18页

表面质量熔覆后的涂层进行表面快速扫描常规激光熔覆表面质量第7页/共18页熔覆Stellite20熔覆Ni60、586、10Co4Cr第8页/共18页9应用特点：线速度较快，可达10-100m/min,比较适于轴类、板式、球类等工件表面强化。气动送粉，可垂直、倾斜、平面施工。可替代性：因效率高、冶金结合、涂层质量高、材料适用性广，因此可代替部分传统表面处理工艺如常规激光熔覆、电镀、TIG焊、MIG焊、火焰喷涂、等离子喷涂、超音速喷涂、PTA等。应用领域：煤炭，也进，造纸，汽车，工程机械，模具，塑料机械，石油开采，炼化，燃气轮机，航空航天等行业。高速激光熔覆应用特点及潜力第9页/共18页10中科中美高速激光熔覆系统组成高速激光熔覆系统主要由：光纤激光器、熔覆头、送粉器、水冷机、稳压源、旋转机床/机械手组成第10页/共18页11高速激光熔覆激光器机型及选择功率光斑大小熔覆厚度效率客户倾向2000W1mm0.05-1.0mm单边0.5mm，0.3平/h学校，科研机构4000W1mm0.05-1.2mm单边0.3mm，1.2平/h；单边0.5mm，0.9平/h工业生产，1mm以内薄类涂层加工量大；超过1mm涂层建议多层熔覆；4000W2/3mm0.2-2mm单边1.2mm，0.6平/h工业生产，1mm以上涂层加工量大；第11页/共18页12核心技术第12页/共18页13

客户现场激光器情况远程诊断，快速给出调整建议、排除故障核心技术第13页/共18页142017年12月，中科中美成功研发国产第一台2000瓦级高速熔覆激光器。2018年2-4月，中科中美推出4000W系列高速熔覆激光器。技术依托中科院西安光机所，专注智能(再）制造核心装备制造。自公司创建以来近500台激光器投放市场，涵盖激光切割、熔覆、增材制造等领域，激光器性能稳定。高速熔覆激光器、熔覆头整体设计，拥有多项专利技术。光束为平顶光束，对基体损失较小；光束与粉流夹角与同类产品相比较小，重叠区较大。激光器为“第三代激光器”光纤激光器，电-光效率近35%，功率预留量大，激光器性能稳定、寿命长等优点。产品及技术优势第14页/共18页公司简介12012年—孵化于中科院西安光学精密机械研究所2012年—成功推出中国第一台千瓦级高功率光纤激光器2017年—成功推出中国第一台高速激光熔覆光纤激光器技术来源：“国家863计划”、“瞬态国家重点实验室”自我定位：光纤激光器核心技术研发、智能(再）制造核心装备制造第15页/共18页自高速激光熔覆技术推出以来，我公司已与众多科研机构、煤机、喷涂等行业客户形成合作如西安交大、华北电力大学、山东能源、西安宇丰等，在冶金、工程机械、造纸、模具等行业众多客户在密切推进中