новости компании о Применение лазерного покрытия в ремонте аэрокосмических компонентов: альтернатива хромированию

Сегодня технология лазерной облицовки изучается при ремонте аэрокосмических деталей и компонентов для замены хрома. Благодаря экспериментам подтверждается, что слой облицовки обладает высокой твердостью и осуществимостью последующей обработки. Наконец, лазерная оболочка сравнивается с традиционной технологией хрома.

01

Фон приложения

Инструменты аэрокосмического производства, такие как приспособления, кольца и опорные конструкции, давно сталкиваются с проблемами износа, вызванными обработкой высокопрочных материалов (таких как сплавы на основе никеля и титановые сплавы). Традиционные методы ремонта в основном используют твердое хромирование, но этот подход имеет значительные недостатки:

① Экологические риски: растворы хромовой кислоты являются канцерогенными и строго регулируемыми в соответствии с правилами охвата ЕС;

② Дефекты процесса: покрытие подвержено очистке и пузырькам, требуя нескольких циклов переделки;

③ Ограничения толщины: покрытие обычно превышает 1 мм, оставляя недостаточное разрешение на обработку.

Для решения этих проблем предлагается новое решение для ремонта, ориентированное на лазерную облицовку (Laser Cladding, LC). В этом методе используются экологически чистые, высокие аддитивные производственные процессы для восстановления поверхностей инструментов и повышения их производительности. Технические особенности следующие:

Отличные экологические показатели

① Полностью исключает хромовую кислоту, используя металлические порошки в качестве материалов для покрытия, выравнивая с зелеными тенденциями производства;

② Процесс не имеет вредных выбросов, отвечающих нормативным требованиям ЕС.

Металлургическая связь

① Покрытие образует металлургическую связь с субстратом с помощью механизмов диффузии, обеспечивая никаких дефектов, таких как пузырьки или очистка на границе раздела.

Адаптивность к сложным структурам

① Способный многомерный ремонт на плоских поверхностях, внешних цилиндрических поверхностях и внутренних цилиндрических поверхностях, покрывающих типичные структуры инструментов;

② Благодаря совместному контролю роботов и наклонному порошковому кормлению (10 ° -30 °) он может решить проблему облицовки в ограниченных пространствах.

Обработка

① Многослойная оболочка (например, толщиной 2 мм) обеспечивает разрешение на обработку, избегая проблем переработки, вызванных чрезмерно тонкими традиционными покрытиями.

02

Лазерная облицовка: материалы и методы

Базовый материал: 40 -часовой сплав с низким сплав

Особенности: Твердость 28-32 HRC, широко используемые при изготовлении инструментов обработки аэро-двигателей, может соответствовать требованиям высокой прочности и высокой устойчивости к износу.

Основа отбора: его производительность термической обработки (гашение + отпуск) и совместимость теплового входа лазерной покрытия, чтобы гарантировать, что субстрат не деформируется или трещин во время процесса оболочки.

Материал покрытия: порошок сплава nicrbsi

Композиция: основание Ni (CR 17%, B 3,5%, Si 4%, C 1%, Fe 4%), распределение частиц по размерам 15-53 мкм. Название бренда: Swiss Oerlikon Metco Metco 15f.

① Самостоятельное проведение: B и SI могут уменьшить температуру плавления, способствовать потоку расплава и уменьшить неплощенные частицы.

② Высокая твердость: CR и C образуют твердые карбиды, такие как Cr₇c₃, Cr₃c₂, для повышения устойчивости к износу.

③ Сопротивление трещин: матрица Ni облегчает тепловое напряжение и избегает растрескивания слоя оболочки.

Требования к продукту для процесса лазерной облицовки

1. Толщина слоя оболочки больше или равна 1,5 мкм

2. Твердость слоя оболочки составляет более 38 часов

* Физический продукт (слева), технические чертежи (справа)

Система лазерной облицовки

Лазер: лазерная линия, модель LDF 4000-30, длина волны 940-980 нм.

Система кормления порошка: GTV PF Feeder.

Головка оболочки: коаксиальная головка Fraunhofer IWS, диаметр точечного диаметра 3,5 мм.

Робот: REIS RV60-40 Robot + RDK-05 Вращающаяся таблица, которая может реализовать комплексную контроль траектории.

Оптимизация параметров процесса

· Логика: максимизируйте высоту и твердость слоя оболочки, минимизируйте глубину слияния и термической зоны и избегайте перегрева и смягчения субстрата.

· Оптимальные параметры: лазерная мощность 1000 Вт + скорость кормления порошка 17,4 г/мин, высокая твердость (> 700 HV 1) и низкая скорость разбавления (<10%).

* Параметры процесса облицовки

* Схематическая схема измерения слоя облицовки одноканал

Многопроходная многослойная стратегия оболочки

Планирование пути

Планарная поверхность (одеяльная а): Параллельный путь сканирования, скорость перекрытия 50%, наклон 10 °, чтобы избежать накопления порошка.

Внешняя цилиндрическая поверхность (Clad B): Путь спирального сканирования, синхронное контроль вращающейся таблицы, наклоненные 10 °.

Внутренняя цилиндрическая поверхность (Clad C): 30 °, наклоненная в ограниченном пространстве, отрегулируйте угол кормления порошка, чтобы обеспечить стабильность расплавленного пула.

Управление слоем: 2 слоя облицовки, общая толщина 2 мм, чтобы избежать трещин, вызванных множественными термическими циклами.

Предварительная обработка матрицы:

Политка поверхности: полировка наждачной бумаги до RA <1,6 мкм, удалите оксидный слой и загрязнение масла.

Очистка: ультразвуковая чистка изопропанолом, чтобы обеспечить отсутствие остатков масла.

постобработка

Поворот: плоские и внешние цилиндрические поверхности включаются на токарные станки с ЧПУ.

Шлифование: используйте центральную шлифовальную машину для плоских и внешних цилиндрических поверхностей.

Фрезерование: фрезерование внутренних цилиндрических поверхностей на специальной фрезерной машине.

03

Лазерная облицовка: параметры процесса

Эффект лазерной власти

Высокая мощность приводит к расширению пула расплава и обострению плавления базового тела, но уровень разбавления может превышать 20%, что снижает чистоту состава покрытия.

А) высота слоя оболочки, б) ширина слоя оболочки, в) глубины слияния, г) Глубина опасности варьируется в зависимости от лазерной мощности и скорости кормления порошка

Уровень твердости и разбавления

① Когда лазерная мощность составляет 1000 Вт, а скорость кормления порошка составляет 10,4 г/мин, твердость достигает пика 680 HV0,3. В это время частота разведения низкая (~ 10%), а доля твердой фазы (CR₇C₃, Cr₃C₂) в покрытии высока.

② Высокий уровень разбавления (> 20%) приводит к проникновению матричного железа в покрытие, образуя твердый раствор Fe-CR, что ослабляет эффект укрепления твердой фазы.

* Влияние параметров процесса на твердость и скорость разбавления: а) твердость, б) скорость разбавления

Эффект скорости кормления порошка

Чрезмерная скорость кормления порошка (> 17,4 г/мин) приведет к большему количеству частиц, не связанного с не-смешанными, и уменьшит плотность покрытия.

* Связь между скоростью кормления порошка и высотой оболочки одноканальной обшивки: когда лазерная мощность меньше 1000 Вт, скорость кормления порошка увеличивается, а высота облицовки увеличивается логарифмически

Многослойная стратегия оболочки

С 50% -ной скоростью перекрытия и двумя слоями облицовки общая толщина составляет 2 мм. Хотя высота одного слоя ограничена, и несколько слоев могут соответствовать требованиям пособия на обработку, тепловой вход необходимо управлять, чтобы избежать размягчения матрицы (глубина HAZ <200 мкм).

* Толщина поверхностного покрытия: толщина покрытия плоской, внешней цилиндрической поверхности и внутренней цилиндрической поверхности составляет 2 мм

* Локальные дефекты на поверхности продукта после облицовки: а) выпуклые и вогнутые начальные и конечные точки внешней поверхностной облицовки, б) явление порошковой адгезии на внутренней поверхности

04

Механическая обработка и анализ дефектов

абразивная обработка

Качество поверхности: шероховатость поверхности RA = 0,272 мкм после шлифования, что отвечает требованиям аэрокосмических инструментов RA <1,25 мкм. Трещины не было обнаружено, когда глубина шлифования составляла 0,4 мм.

Преимущества: шлифование удаляет материал с помощью микро-выреза, избегая воздействий на высоких покрытий твердости (~ 750 HV1) и снижая риск растрескивания.

Поворот и фрезерование

Износ инструмента: при повороте внешней цилиндрической поверхности режущая кромка инструмента жесткого сплава будет взломать после разрезания 0,3 мм. Причина в том, что твердость покрытия высока, что приводит к чрезмерному напряжению сдвига.

Поверхностные дефекты: при фрезеровании внутренней цилиндрической поверхности в покрытии появляются локальные трещины. Основная причина связана с эффектом связи остаточного напряжения в слое облицовки и режущей вибрацией.

* Плоскость и внешняя цилиндрическая поверхность после поворота: растрескивание покрытия и нерегулярные чипсы

* Износ инструмента: а) Внешняя цилиндрическая поверхность после поворота, б) перелом края лезвия жесткого сплава

* Полированная внешняя цилиндрическая поверхность: шероховатость поверхности улучшилась, но все еще видимые микроавтобусы

* Фрезерованная внутренняя цилиндрическая поверхность: локальная трещина покрытия, вибрация из фрезерования и остаточное напряжение связывание

ПРИМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТА ПАРАМЕТА

Поворот: требуются более высокие инструменты красной твердости, такие как CBN или алмазные покрытия, дополненные охлаждающей жидкостью для уменьшения теплового напряжения.

Фрезерование: уменьшите подачу на зуб и используйте высокоскоростную стратегию измельчения для подавления вибрации.

05

Микроструктура и фазовый анализ

Интерфейс металлургическая связь

SEM: Поры или трещин на границе раздела между слоем оболочки и подложкой, показывающие непрерывный переход. 40 -часовая стальная пластина состает 40 -часовой пластинку из -за быстрого охлаждения, в то время как область вдали от границы раздела является смягченным мартенситом.

Механизм диффузии: элементы Ni и CR в пуле расплава, диффундирующие в матрицу, образуя зону взаимной диффузии толщиной около 5 мкм, что усиливает прочность на межфазное соединение.

* Подложка и покрытие металлургически связаны, и на границе нет поры или трещин

Микроструктура: а) базовый мартенсит, б) рост дендрита в переходной зоне, в) распределение дендритов покрытия и жесткой фазы

* Распределение твердости и матричное фазовое преобразование: твердость зоны обличивания составляет 754-762HV1, твердость матрицы вблизи границы раздела составляет 605HV1 (мартенсит), а твердость в далекой области составляет 402HV1 (замороженная структура)

06

Резюме инженерных приложений

Заменить процесс

Для продуктов, ограниченных правилами или высокой точностью, приоритет уделяется лазерной оболочке и замене хрома. Подходящие порошки выбираются для учета твердости и сопротивления трещин.

Оптимизация параметров

① Через одноканальную экспериментальную калибровку частота разведения контролируется как менее 10%, чтобы избежать смягчения матрицы.

② Когда многослойная облицовка, резервируйте 0,3-0,5 мм.

Профилактика и контроль дефектов

Шлифование подложки, тщательно удаляя поверхностные пятна, устраняя поры; Порошок, предварительно выдирающийся во влажной среде.

Это только для вашей ссылки!

* ПРИМЕЧАНИЕ: Сравнение лазерной облицовки и традиционного покрытия хрома

Лазерная облицовка против хромирования: сравнительный анализ
Часть 1: Принцип процесса и воздействие на окружающую среду
Измерение	Традиционное хромирование	Лазерная облицовка (LC)
Принцип процесса	Электрохимическое осаждение: CR³⁺ снижается до металлического хрома в растворе хромовой кислоты (толщина <1 мм).	Металлургическая связь: лазерное плавление подложки и металлического порошка (например, NICRBSI) с образованием слоя диффузии (толщина ≤2 мм).
Воздействие на окружающую среду	Токсичность: использует канцерогенные растворы CR⁶⁺. Требуется сложная нейтрализация/фильтрация.	Нетоксичные: металлические порошки (например, Nicrbsi). Нулевые жидкие отходы: использование порошка> 90%.
Нормативные ограничения	ЕС ограничивает промышленное использование CR⁶⁺.	Нет ограничений; классифицируется как технология «зеленого восстановления».

Лазерная облицовка против хромирования: сравнительный анализ
Часть 2: Механизм производительности покрытия и соединения
Измерение	Традиционное хромирование	Лазерная облицовка (LC)
Механизм связывания	Механическая связь (физическая адсорбция); склонно к расслоению.	Металлургическая связь с элементной диффузией; Межфазная сила ≈ субстрата.
Твердость и одежда	Твердость: 800–1000 HV (хрупкая). Износостойкость зависит от толщины.	Твердость: 700–760 HV (nicrbsi). Фазы CR₇C₃/Cr₃C₂ усиливают устойчивость к износу.
Время Pub : 2025-03-31 17:39:02 >> список новостей Контактная информация Taiyi Laser Technology Company Limited Контактное лицо: Ms. Coco Телефон: +86 13377773809 Оставьте вашу заявку (0 / 3000) около О нас Тур по фабрике Контроль качества Свяжитесь с нами Новости Карта сайта Автомат для резки лазера Автоматическая система руки робота оси автомата для резки лазера волокна 6 металла Автоматическая машина для резки волоконного лазера с батарейной оболочкой 120 м/мин Оставить сообщение политика конфиденциальности | КИТАЙ хороший Качественный Сварочный аппарат лазера поставщик. © 2017 - 2025 taiyilaser.com. All Rights Reserved.