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輝銳服務介紹 | 02 高效線形光斑激光熔覆
來源:輝銳集團 | 作者:吳星 | 發布時間: 2019-05-24 | 774 次瀏覽 | 分享到:

適合激光熔覆的激光光斑多種多樣,較典型的有高斯分布的圓形、平均分布的圓形及線形等,各種光斑之間各有特點,各有優勢與局限性。所以很多激光熔覆設備都會配備兩種甚至三種光斑的激光頭以適應于各種不同的零部件的熔覆要求。本文主要給大家分享一下線形光斑的威武。


目錄

一、線形光斑熔覆設備

二、線形光斑激光熔覆技術應用實例

三、線形光斑激光熔覆性能

四、線形光斑激光熔覆效率



一、線形光斑熔覆設備



1、光纖耦合半導體激光線形光斑移動熔覆設備集成



設備集成特點:抽屜式半導體激光器+移動式車載+線形光斑+靈活的六軸機械手


優點:機動性強、靈活多用、對零件適應性強、線形光斑熔覆效率高。


適用于:大、長軸類、不規則形狀類大件、現場激光熔覆、仰、平向熔覆。



2、光纖激光線形光斑熔覆設備集成



設備集成特點:光纖激光器+桁架運動機構+線形光斑模塊+高精度轉臺。


優點:快速裝夾、高效熔覆、高精度、高穩定性。


適用于:立柱、軋輥、活套輥、閥桿、石油鉆桿、車軸、車輪等旋轉件及平面件。



3、激光頭及整形模塊

光纖耦合輸出光斑一般為圓形,經過激光熔覆頭中準直鏡片、聚焦鏡片以后,最終形成光斑形狀也為圓形。為提高大面積工件表面激光熔覆和熱處理的效率,輝銳自主研發可以在激光熔覆頭聚焦模塊前安裝整形模塊,使圓形光斑變成矩形光斑。經過聚焦后,配合線形熔覆噴嘴,形成高效率的線形熔覆,從而提高熔覆效率。此熔覆頭也很適合作為激光淬火等熱處理使用。



熔覆功率可以用到4-6kW。激光功率在4kW以下使用時,建議光斑大小為8×2mm的矩形光斑輸出,如果變形可控可用大功率高速度和大粉量來提高效率,建議矩形光斑輸出為12×2mm。兼顧較大范圍的功率,適用范圍更廣。     




4、線形噴嘴




粉寬
(單位:毫米)

10×2

12×2

14×2

18×2

24×2

焦距
(單位:毫米)

9-12

9-12

9-12

12-15

12-15


輝銳自主研發的具有良好的粉末聚焦性,工作距離可調,散熱快,選擇型號多,適合大功率激光熔覆。



二、線形光斑激光熔覆技術應用實例

輝銳自主研發噴嘴,激光修復軸類零件

輝銳自主研發噴嘴,激光熔覆液壓立柱



三、線形光斑激光熔覆性能



1、致密的金相組織


Fe-S20(1)材料熔覆層



2、良好的冶金結合


輝銳Fe-S20與20#鋼結合界面



采用Fe-S2020鋼表面熔覆,熔覆層硬度保持在HV692.6HRC60.2),冶金結合,熔深較小,稀釋率低,組織致密無氣孔、裂紋、夾渣、縮松等缺陷。




3、中碳鋼激光淬火


激光淬火后組織轉變為極細密的板條馬氏體


中碳鋼采用線形光斑進行淬火,淬火后硬度HV886(HRC66.6),0.5mm深度內平均硬度為HV808(64.5HRC),1mm深度內,硬度隨著深度加深,硬度逐漸降低。




四、線性光斑激光熔覆效率


在激光熔覆中,圓形光斑能量較集中,掃描線速度可以達到50mm/s的線速度,甚至更高,但單道寬度較小。相應的線形噴嘴線速度可以達到30左右,但單道寬度為10mm,特別是3×12mm的線形光斑,道寬可實現15mm,相對于圓形光斑,金屬粉末沉積效率提高了35倍。


序號

光斑尺寸

粉末利用率

單層厚度

沉積效率(1mm厚度)

1

φ3mm

65%

0.2~1.5mm

0.17m2/h

2

8mm

80%

0.2~1.8mm

0.5m2/h

3

12mm

85%

0.2~1.8mm

0.7m2/h


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