激光熔覆技术修复磨损模具及工件【干货】

如今，模具行业正向着大型化、多种类、高性能以及高精度的方向发展，加工成本也在不断上涨，从而采用适当的方法延长模具的使用寿命、降低成本、与约资源，已经是摆在模具业面前的一个重要问题。

目前在模具修复中常用技术有堆焊修复技术、热喷焊修复技术、电刷镀修复技术和激光熔覆修复技术，这些修复方式对模具起到了强化作用，大大延长了模具的使用寿命。

一、模具的堆焊修复技术
堆焊技术是一种早用于模具修复的表面技术，运用焊接方法在模具受损区域堆焊一层或数层具有一定性能的材料，使修复模具达到使用要求，并在修复区域获得具有耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的堆焊层。

模具堆焊修复技术主要有火焰堆焊、电弧堆焊、电渣堆焊、等离子堆焊和激光堆焊。

二、热喷焊模具修复技术
热喷焊方法是采用氧-乙炔火焰作为热源，通过喷枪将合金粉末加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向预热后的模具表面，形成喷焊层，再将喷焊层加热重熔，如此反复直至喷焊层达到预定的厚度。

常用于模具修复上的热喷焊合金有Ni 基和Co 基自熔性合金粉末。

因热喷焊层与基体呈冶金结合，满足模具工作条件对表面的要求，修复后模具的寿命可大幅提高。

三、模具电刷镀修复工艺
电刷镀工艺是电镀的一种特殊方法，电刷镀方法在修复方面的发展很快，在工程车辆、航空、机械、电子、建筑、船舶、石油等各行各业得到了广泛的应用。

常用的电刷镀工艺为电净→活化→打底层→刷镀→镀后处理。

上述便是修复技术方面的相关介绍，大家可以进行参考，若是还想知晓更多资讯，可直接致电或是登录南京中科煜宸激光技术有限公司官网，即有专业在线人员为您解答！。

模具的激光修复模具使用寿命取决于抗磨损和抗机械损伤能力，一旦磨损过度或机械损伤，须经修复才能恢复使用。

目前可采用的修复技术有电镀、电弧或火焰堆焊、热喷涂(火焰、等离子)等。

电镀层一般很薄，不超过0.3mm，而且与基体结合差，形状损坏部位难于修复，在堆焊、热喷涂或喷焊时，热量注入大，能量不集中，模具热影响区大，易畸变甚至开裂，喷涂层稀释率大，降低了基体和材料的性能。

利用激光熔覆的方法可实现对模具的修复。

用高功率激光束以恒定功率P 与热粉流同时入射到模具表面上，一部分入射光被反射，一部分光被吸收，瞬时被吸收的能量超过临界值后，金属熔化产生熔池，然后快速凝固形成冶金结合的覆层。

激光束根据CAD二次开发的应用程序给定的路线，来回扫描逐线逐层地修复模具。

由于激光束的高能密度所产生的近似绝热的快速加热，对基体的热影响较小，引起的畸变可以忽略，特别是经过修复后的模具几乎不需再加工。

1 激光修复系统激光修复技术是集高功率激光、、数控机床、CAD/ CAM、先进材料、数控技术等多学科的应用技术。

修复系统主要由硬件设备和制造过程软件组成。

硬件设备包括激光器、数控系统及工作台、送粉装置、光路系统、水冷装置、保护气系统和在线控制所涉及的数据采集装置。

软件系统包括制造零件成型软件擞据通讯和在线控制软件。

激光修复过程如图2所示。

CO2激光器发出的激光经CNC数控机床Z轴(垂直工作台)反射镜后，进入三维光束成形聚焦组合镜，再进入同轴送粉工作头，组合镜和工作头都固定在机床Z轴上，由数控系统统一控制。

载气式送粉器将粉末均匀输送到分粉器的同轴送粉工作头。

模具位于CNC数控工作台X-Y平面上，根据CNC指令，工作台、组合镜和送粉头按给定的CAD程序运动。

同时加入激光和粉末，逐层熔敷。

在温度检测和控制系统作用下，使模具恢复原始尺寸。

为保证熔覆材料(金属粉末)和基体(模具)材料实现冶金结合，以及模具的尺寸精度、表面光洁度和材料性能，需将φ50mm圆形多模1kW-5kW高功率激光束变换成强度均匀分布的圆形光束，光斑尺寸可调(光路系统)，并配有水冷系统和光束头气体保护系统，同时需重点考虑同轴送粉装置和现场控制系统的设计。

浅述激光熔覆技术的应用
激光熔覆技术是一种应用于金属表面修复和涂覆的先进技术。

它通过利用激光束将金
属粉末加热熔化，并喷射到被修复的部位或基底材料上，形成一层新的金属涂层。

激光熔
覆技术具有以下应用。

激光熔覆技术可以用于金属表面修复。

在工业生产中，金属件由于长期磨损、冲击或
腐蚀等原因，表面往往出现裂纹、疲劳破损等问题，使得金属件的使用寿命受限。

激光熔
覆技术可以通过在金属件的受损区域上覆盖一层新的金属涂层，修复并加固金属件的表面，提高其使用寿命和性能。

激光熔覆技术可以用于涂覆功能性涂层。

通过调节金属粉末的成分和比例，可以在基
底材料上形成具有特定功能的涂层。

使用具有耐磨、耐腐蚀或导热性能的金属粉末，可以
在机械零件的表面形成具有耐磨、耐腐蚀或导热功能的涂层，增强零件的性能。

激光熔覆技术还可以用于快速成形制造。

传统的制造工艺往往需要通过多次加工、装
配和焊接来制作复杂的金属构件，耗费时间和成本较高。

而激光熔覆技术可以利用
CAD/CAM技术直接将金属粉末喷射到基底材料上，实现对金属构件的快速制造。

激光熔覆
技术具有高精度、高效率和低能耗的特点，适用于制造高精度、复杂形状的金属构件。

激光熔覆技术还具有广泛的应用前景。

在航空航天、能源、汽车制造等领域，对金属
构件的高性能涂覆需求日益增加。

激光熔覆技术可以提供高质量、高精度的涂覆层，满足
不同领域对金属构件的需求。

随着材料科学和加工技术的发展，新型的金属粉末和激光熔
覆设备不断涌现，为激光熔覆技术的应用提供了更广阔的空间。

激光熔覆技术在工业中的应用讲解激光熔覆技术是近年来兴起的一种先进的表面修复技术，广泛应用于工业领域。

它通过利用高能量激光束瞬间熔化金属粉末，将其喷射到被修复表面上，形成一层均匀、致密的覆盖层。

下面将详细讲解激光熔覆技术在工业中的应用。

首先，激光熔覆技术在工业机械领域的应用非常广泛。

机械设备在长时间使用过程中，由于摩擦、磨损等因素会导致关键零部件表面破损，这时可以使用激光熔覆技术进行修复。

通过熔覆修复，可以恢复零部件的原有尺寸和功能，提高设备的使用寿命，减少维修成本。

例如，汽车发动机缸套、齿轮、轴承座等关键零部件的破损，可以通过激光熔覆技术进行修复，延长设备的使用寿命，减少零部件更换成本。

其次，激光熔覆技术在航空航天领域的应用也非常重要。

航空航天设备通常需要具备轻量化、高强度和耐高温等特点，而激光熔覆技术可以在零部件表面形成一层高质量的覆盖层，达到这些要求。

例如，航空发动机的涡轮叶片，由于高温和高速气流的冲击，容易发生破损。

使用激光熔覆技术进行修复，可以在叶片表面形成一层高温耐磨的覆盖层，提高叶片的耐久性和性能，确保发动机的正常运行。

此外，激光熔覆技术还被广泛应用于模具制造和修复领域。

模具在使用过程中容易磨损、变形或受损，影响产品质量和生产效率。

激光熔覆技术可以快速修复模具表面，恢复其原有的形状和尺寸。

通过激光熔覆修复，可以减少模具更换频率，节约生产成本。

同时，激光熔覆技术还可以通过在模具表面形成特殊的功能性覆盖层，如耐磨、抗腐蚀等，提高模具的使用寿命和性能。

另外，激光熔覆技术在船舶制造和维修领域的应用也非常重要。

船舶船体和螺旋桨等重要部件长期在海洋环境下工作，容易受到海洋生物腐蚀、磨损和冲击等影响。

通过激光熔覆技术的修复，可以为船舶提供一层具有抗腐蚀、耐磨和防污性能的表面涂层，延长船舶使用寿命，并降低维修成本。

总结来看，激光熔覆技术在工业中的应用非常广泛。

无论是机械设备、航空航天器、模具还是船舶等领域，都可以利用激光熔覆技术进行零部件的修复和表面涂层的加工。

激光熔覆工艺修复轴磨损之替代方法索雷技术一、激光熔覆工艺修复轴磨损优缺点分析激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术。

它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。

优点：1、基材的加热不受金属基体的影响，熔敷金属冷却速度快。

2、熔覆层可进行车、磨等各种机加工，来恢复原始尺寸。

缺点：1、工期较长，价格昂贵。

2、激光堆焊仍属于电熔池结合，有较大内应力，易变形，存在产生裂纹的可能性。

二、激光熔覆工艺修复轴磨损之替代方法----索雷技术索雷高分子纳米聚合物材料是以高分子聚合物、金属或纳米陶瓷超细粉末、碳纳米管、纤维等为基料，在固化剂、固化促进剂的作用下复合而成的材料。

各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料。

具备极强的粘接力、机械性能、和耐化学腐蚀等性能，因而广泛应用于金属设备的机械磨损、划伤、凹坑、裂缝、渗漏、铸造砂眼等的修复以及各种化学储罐、反应罐、管道的化学防腐保护及修复。

因金属材质为“常量关系”，虽然强度较高，但抗冲击性以及退让性较差，所以长期的运行必造成配合间隙不断增大造成轴磨损，意识到这种关键原因后，欧美新技术研究机构研制的高分子纳米复合材料既具有金属所要求的强度和硬度，又具有金属所不具备的退让性（变量关系），通过“模具修复”、“部件对应关系”、“机械加工”等工艺，可以最大限度确保修复部位和配合部件的尺寸配合；同时，利用复合材料本身所具有的抗压、抗弯曲、延展率等综合优势，可以有效地吸收外力的冲击，极大化解和抵消轴承对轴的径向冲击力，并避免了间隙出现的可能性，也就避免了设备因间隙增大而造成相对运动的磨损，所以针对轴与轴承的静配合，复合材料不是靠“硬度”来解决设备磨损的，而是靠改变力的关系来满足设备的运行要求。

优点：1、转速在1000转以下的可以采取现场模具修复、四边定位法修复、使用刮板分次修复等免拆卸修复工艺，减少停机停产，降低工人劳动强度。

激光熔覆工艺流程详细介绍激光熔覆工艺流程详细介绍激光熔覆工艺是一种现代先进的表面修复和涂敷技术，它利用激光束将高温能量输入到工件表面，使其熔化并与涂敷材料相结合，从而实现了对工件表面的修复和再涂覆。

在工业制造领域，激光熔覆工艺广泛应用于提高工件的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，同时也可用于修复损坏的零件表面。

激光熔覆工艺流程可以大致分为以下几个步骤：1. 表面准备：在进行激光熔覆之前，首先需要对工件表面进行准备，确保其清洁、平整和无瑕疵。

通常采用砂轮磨削、喷砂或化学清洗等方法对表面进行处理。

2. 涂敷材料选择：根据工件的使用要求和表面修复或改性的目的，选择适合的涂敷材料。

涂敷材料通常是一种粉末或线材形式的合金材料或陶瓷材料。

3. 激光参数设置：根据涂敷材料的性质和所需的涂层特性，设置适当的激光参数。

激光功率、扫描速度和激光束直径等参数的选择将直接影响到涂层的质量和性能。

4. 激光熔覆过程：将激光束聚焦到工件表面的待涂覆区域，使其熔化并与涂敷材料相互作用。

熔化的工件表面将与涂敷材料中的元素相混合，形成新的涂层结构。

5. 涂层质量检测：在激光熔覆完成后，对涂层进行质量检测。

常用的检测方法包括金相显微镜观察、断口分析、硬度测试和粗糙度测量等。

6. 后处理和加工：根据涂层的用途和要求，进行必要的后处理和加工工艺。

常见的后处理方法包括热处理、喷砂、研磨和抛光等。

激光熔覆工艺具有许多优点，包括高能量密度、精密控制和局部加热等。

相比传统的涂敷和修复技术，它能够实现更高的涂敷效率和更好的涂层质量。

激光熔覆还可以实现多层涂覆和复杂几何形状的修复，提供了更多的设计自由度。

然而，激光熔覆工艺也存在一些挑 challenge。

涂敷材料的选择和参数设置需要详细的材料知识和工艺经验。

激光熔覆过程中的热效应可能会导致涂层和工件的应力积累，从而影响涂层的结构和性能stability。

激光熔覆设备的投资和运维成本较高，限制了其在某些领域的广泛应用。

第1篇摘要：随着我国制造业的快速发展，模具作为制造业的基础工艺装备，其性能和质量对产品的质量和生产效率有着至关重要的影响。

然而，在模具使用过程中，由于磨损、腐蚀等原因，导致模具性能下降，严重影响了生产效率和产品质量。

为了解决这一问题，本文提出了一种模具熔覆解决方案，通过熔覆技术对模具表面进行强化处理，提高模具的使用寿命和性能。

一、引言模具是制造业中不可或缺的工艺装备，广泛应用于汽车、家电、电子等行业。

模具的质量直接影响到产品的质量、生产效率和成本。

然而，在实际生产过程中，模具由于长期使用、磨损、腐蚀等原因，导致其表面性能下降，影响生产效率。

因此，提高模具的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等性能，是提高产品质量和生产效率的关键。

二、模具熔覆技术概述1. 模具熔覆技术定义模具熔覆技术是指将熔融金属或合金粉末通过喷涂、熔射、电弧喷涂等工艺，涂覆在模具表面，形成一层具有特殊性能的熔覆层，从而提高模具的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等性能。

2. 模具熔覆技术原理模具熔覆技术主要是通过熔覆材料与模具表面的相互作用，使熔覆材料在模具表面形成一层具有特殊性能的熔覆层。

熔覆层与模具基体之间具有良好的结合强度，能够有效提高模具的使用寿命和性能。

三、模具熔覆解决方案1. 模具熔覆材料选择模具熔覆材料的选择是模具熔覆技术成功的关键。

根据模具的工作环境和使用要求，选择合适的熔覆材料，主要包括以下几种：（1）高速钢：具有高硬度、高耐磨性、高耐热性等优点，适用于高速切削、重载切削等工况。

（2）硬质合金：具有高硬度、高耐磨性、高耐热性等优点，适用于耐磨、耐腐蚀等工况。

（3）不锈钢：具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损等优点，适用于腐蚀、高温等工况。

2. 模具熔覆工艺模具熔覆工艺主要包括以下几种：（1）喷涂法：将熔融金属或合金粉末喷涂到模具表面，形成熔覆层。

喷涂法具有操作简单、涂层均匀、涂层厚度可控等优点。

（2）熔射法：将熔融金属或合金粉末通过高速喷射到模具表面，形成熔覆层。

CNC机床加工中的刀具磨损修复与重涂技术随着制造业的发展，CNC机床已经成为工业生产中不可或缺的设备。

然而，在CNC机床加工过程中，刀具磨损是一项常见的问题，会严重影响工件的精度和表面质量。

为了提高刀具的寿命和降低生产成本，刀具磨损修复与重涂技术应运而生。

本文将介绍CNC机床加工中的刀具磨损修复与重涂技术，包括修复方法、技术原理以及应用前景。

一、刀具磨损修复方法1. 激光熔覆修复法激光熔覆修复法是一种常用且有效的刀具磨损修复方法。

该方法利用激光技术将粉末材料熔化并喷涂在刀具表面，形成一层新的金属涂层，从而修复刀具表面的磨损。

激光熔覆修复法具有操作简单、修复效果好、成本低等优点。

2. 溅射修复法溅射修复法是另一种常用的刀具磨损修复方法。

该方法通过溅射设备将金属粉末熔化后，以高速冲击的方式喷涂在刀具表面，形成一层硬质的涂层。

溅射修复法具有修复效果稳定、涂层附着力强等特点，适用于修复各种类型的刀具。

二、刀具磨损修复技术原理1. 金属材料的熔化与喷涂刀具磨损修复中，激光熔覆和溅射技术的共同原理是将金属材料熔化后喷涂在刀具表面。

这样做的目的是通过新的金属层来覆盖刀具表面的磨损部分，提高刀具的硬度和耐磨性。

2. 涂层的选择与制备选择合适的涂层材料对刀具磨损修复至关重要。

常用的涂层材料包括钨钢、碳化钨、碳化钛等，这些材料具有高硬度、高熔点等特点。

涂层的制备过程包括材料选择、粉末制备、喷涂设备调试等环节，制备工艺的合理性对于涂层质量和性能有着重要影响。

三、刀具磨损修复与重涂技术的应用前景刀具磨损修复与重涂技术在CNC机床加工中具有广阔的应用前景。

首先，刀具磨损修复与重涂技术可以延长刀具的使用寿命，节省企业的生产成本。

其次，修复后的刀具表面更加光滑，可以提高加工精度和表面质量。

此外，刀具磨损修复与重涂技术还可以实现刀具的定制化，根据不同的加工要求选择不同的涂层材料，使刀具在特定工况下更加高效和耐用。

综上所述，CNC机床加工中的刀具磨损修复与重涂技术是一项重要的技术手段。

模具的激光修复简介模具是现代工业生产过程中必不可少的工具，它们的质量直接影响着产品的制造和质量。

但是随着使用时间的延长，模具会因为磨损、腐蚀、疲劳等而受到破坏，这时我们就需要进行模具的修复。

而激光修复便是一种比较先进、高效的修复技术，下面我们将为大家总结激光修复模具的基本原理、方法和应用。

一、激光修复模具的基本原理激光修复模具是利用高能量密度激光束对模具表面进行加热和熔化，从而消除缺陷处理掉裂纹，达到重建和修补的目的。

激光光束能够准确控制加热和熔化的深度，使得修复的位置和形状更加精准。

在激光修复过程中，模具被加热到熔点以上，熔化的金属流动到缺陷区域，扩散填充缺口，形成新的维修材料并再次凝固。

激光加热的区域非常小，热影响区域也很小，所以不会对模具表面的材料结构产生影响。

二、激光修复模具的基本方法激光修复模具可以根据不同的情况选择不同的方法进行修复：1、激光堆焊法：对于模具表面的局部裂纹、磨损，可以使用激光堆焊法治疗。

堆焊时，激光束先将裂纹或磨损区域加热至熔化温度，再将补焊材料加入熔化金属中，填补裂纹或磨损处的缺陷。

这种方法可以真正实现局部维修，而且温度控制比较精准，不易产生变形和裂纹。

2、激光深孔钻法：使用激光深孔钻的方式可以修复模具中的深孔和腐蚀损伤，例如进模孔、放气孔、洞眼等。

利用激光束的加热和输出能量，把深孔部分的金属熔化，然后推入一个填充材料，等冷却后再把剩余的部分继续加热熔化，把填充材料和金属材料融为一体。

3、激光表面处理法：如果模具表面有轻微的划伤和氧化，可以使用激光表面处理法。

激光光束经过反射镜等反射器改变方向照射到模具表面，造成一定的熔化和烧结，进而消除表面的表面缺陷。

三、激光修复模具的应用激光修复是一项高技术含量的技术，广泛用于航空航天、电子、汽车、军事等行业的模具制造、研发和维修。

激光床修复能够重建和修复各种模具，包括注塑模、压铸模、挤出模、折弯模、冲模等等。

在实践中，激光修复可以大大缩短维修时间和降低成本，提高了模具的使用效果和寿命。

激光熔覆的原理和技术应用1.简介激光熔覆是一种先进的表面修复和涂层技术，利用激光束对工件表面进行高能量熔化并有选择性地添加材料进行涂层。

这种技术广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域，具有高效、精密和耐磨特性，大大提高了工件的使用寿命和性能。

2.激光熔覆的原理激光熔覆技术的原理主要包括以下几个步骤：2.1 准备工作在开始激光熔覆之前，需要对工件进行表面清洁和预处理。

这包括去除污垢、氧化物和涂层，确保表面光滑和准备接纳涂层材料。

2.2 激光能量聚焦通过透镜或镜子等光学元件，将激光束聚焦到工件表面的特定区域。

激光的能量密度很高，可以局部加热工件表面。

2.3 材料喷射在激光照射的同时，喷射材料通过喷嘴或粉末喷枪等装置，将粉末或线材喷射到工件表面。

喷射材料可以是金属、陶瓷等。

2.4 熔化和固化激光的高能量照射使得工件表面的材料迅速熔化，同时激光的照射范围非常精确，可以准确控制涂层的形状和厚度。

熔化后，材料迅速固化形成坚固的涂层。

3.激光熔覆技术的应用3.1 航空航天领域激光熔覆技术在航空航天领域的应用非常广泛。

例如，在航天器的发动机零件中，通过激光熔覆可以修复受损的表面，并增强其耐磨和耐腐蚀性能。

此外，激光熔覆还可以用于修复飞机涡轮机叶片等关键部件，提高其使用寿命和性能。

3.2 汽车制造领域在汽车制造领域，激光熔覆技术可以用于修复发动机零件和提高涂层的性能。

通过激光熔覆修复发动机零件，可以减少更换零件的成本，同时提高零件的耐磨性和耐腐蚀性。

此外，激光熔覆还可以用于制造汽车涂层，提高涂层的耐候性和抗刮擦性。

3.3 电子设备领域在电子设备领域，激光熔覆技术可以用于修复芯片和电路板等关键部件。

对于受损的芯片，激光熔覆可以修复瑕疵并提高芯片的性能。

此外，激光熔覆还可以用于制造高精度的电子零件，提高其可靠性和稳定性。

3.4 其他领域的应用除了航空航天、汽车制造和电子设备领域，激光熔覆技术还广泛应用于钢铁、化工、冶金等领域。

机床大讲堂第39讲——基于激光熔覆技术的铝合金模具修复研究基于激光熔覆技术的铝合金模具修复研究导读选用铁基金属粉末，采用同轴送粉光纤激光熔覆工艺对铝合金注塑模具磨破损区域进行了修复，并对其进行了机械性能测试与分析。

结果表明：同轴送粉光纤激光熔覆技术能够实现铝合金模具的成功修复，在合理工艺参数下铁基金属粉末和铝合金基体之间形成了良好的冶金结合，表面硬度得到很大提高。

随着现代科技的飞速发展，各种新技术新方法在模具修复中得到广泛推广和应用，其中常用的有堆焊修复技术、热喷涂和热喷焊修复技术、电刷镀修复技术和电火花修复技术。

近年来，在国内外又兴起了一种新的零件修复技术即激光熔覆。

该技术通常采用预置粉末或同步送粉方式在基体修复区表面加入金属粉末，利用高能激光束瞬间将基体表面微熔，同时使其表面的金属粉末(与基体材质相同或相近)全部熔化，激光撤去后快速凝固，获得与基体呈冶金结合的致密熔覆层，使零件表面恢复几何外形尺寸，并使表面熔覆层强化。

模具激光熔覆修复技术解决了电弧堆焊、氩弧堆焊、等离子弧堆焊等传统修复方法无法解决的工艺过程热应力和热变形大的难题。

本文对铝合金模具激光熔覆修复技术进行了试验研究，研究结果为该技术的工程应用提供了一定的理论和技术支持。

1试验装置和原理基于激光熔覆技术的模具破损区修复是在图1所示的多功能激光加工中心上进行的，主要由IPG光纤激光器(型号YLR-3000)、6轴KUKA机器人(型号KR30)、PERCITEC YC52熔覆头和FHPF-10同轴送粉器等组成。

通过西门子PLC系统利用良好的人机界面集中控制激光发射、机器人运动、送粉和保护气开关等。

同轴送粉器将四路粉末汇聚一点，送入激光束内，粉末被加热至熔化状态，并在基体或前一熔覆层上凝固，与其形成冶金结合。

一层熔覆完毕后，激光头上升一定的高度(对应熔覆层的厚度)，以保持激光光斑大小不变，继续进行后一层的熔覆修复。

经过多次循环，即可修复好已磨损的金属模具。

激光熔覆纳米涂层及其在模具修复中的应用发表时间：2020-06-03T08:26:49.192Z 来源：《建设者》2020年6期作者：张加根[导读] 必须要对此进行深入研究，才能够更好的利用激光熔覆技术，实现模具寿命的延长。

广东鸿图南通压铸有限公司摘要：在铸造生产中，模具在高温高压的环境中循环使用会出现各种各样的问题造成失效，为了提升模具的使用寿命，需要对模具进行修复，近年来激光熔覆纳米涂层技术通过对模具表面进行性能改进得到了广泛的应用。

本文简要介绍了其在模具修复领域的应用。

指出激光熔覆适合对各类模具进行表面修复，并且通过熔覆制备适宜的纳米涂层进而有效提高修复后模具的表面性能。

简单介绍了其存在的问题和今后研究的方向。

关键词：激光熔覆；纳米涂层；模具修复；应用分析1激光熔覆技术作为一种新型模具修复技术，激光熔覆技术是在激光束的作用下，熔化合金粉末，随后将光束移开让粉末与冷却后与基体材料结合生成涂层，但对于基体表面起到强化作用，能够增强表面的抗磨损和抗腐蚀性能。

以 45# 钢为例，对其模具表面进行激光熔覆技术，采用的材料是镍基纳米Al2O3，极大地提升了模具表面的耐磨性；此外针对 Q235 钢的基体表面进行修复，采用CO2 激光熔覆技术，在该基体表面配置金属陶瓷粉末，经过激光处理形成金属陶瓷熔覆层，其硬度高达800HV。

如图 1 所示，为激光熔覆技术的应用。

图 1 激光熔覆技术本质上来讲，激光熔覆技术具有很高的经济效益，其操作简单，通过激光在基体表层进行涂层，并且对基体材料性能的影响非常微弱。

高性能的涂层能够有效改善某些零件的使用性能，另外激光熔覆技术也可以方便地应用到金属材料的表面修复中。

对金属表面的磨损、划痕、裂纹等缺陷可以采用激光熔覆的方法，在基体上“长肉”，补全磨损量、缺陷，覆盖划痕、弥合裂纹等，随后再进行加工，最终获取到符合要求的制件。

这些特点使其在材料表面进行性能提升改造，对于模具的修复与制造都有广泛应用。

激光熔覆技术在机械制造中的应用激光熔覆技术是一种先进的表面修复和改性技术，已经在机械制造领域得到广泛应用。

它通过利用高能激光束对工件表面进行加热，使其局部熔化，并在熔融池中加入适量的添加材料，通过凝固形成新的材料层。

这种技术具有高效、精确、环保等优势，能够显著提升机械制造的质量和性能。

首先，激光熔覆技术在机械制造中的应用主要体现在表面修复方面。

在机械制造过程中，由于磨损、腐蚀等原因，工件表面往往会出现各种缺陷和损伤。

传统的修复方法往往需要进行大面积的切割和焊接，不仅效率低下，而且容易引入新的缺陷。

而激光熔覆技术能够实现局部修复，只需对受损区域进行加热和熔覆，不仅能够快速修复表面缺陷，而且能够保持工件的整体完整性。

这种修复方式不仅能够提高修复效率，还能够有效降低修复成本。

其次，激光熔覆技术在机械制造中的应用还体现在表面改性方面。

机械零件表面的改性处理对于提升机械性能和延长使用寿命具有重要意义。

激光熔覆技术能够在工件表面形成一层具有高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性的新材料层，从而提高工件的整体性能。

例如，在汽车发动机的缸套表面应用激光熔覆技术，可以显著提高缸套的耐磨性和耐腐蚀性，延长发动机的使用寿命。

此外，激光熔覆技术还可以实现表面的复合改性，通过在熔融池中加入多种添加材料，可以获得具有多种特性的复合材料层，进一步提升机械零件的性能。

此外，激光熔覆技术还可以应用于制造新型机械材料。

传统的机械材料往往存在一些局限性，例如强度、硬度等方面无法满足特定需求。

激光熔覆技术通过在熔融池中加入适量的添加材料，可以实现对材料成分的调控，从而制造出具有特定性能的新型材料。

例如，在航空航天领域，需要具有高温抗氧化和高强度的材料，传统材料往往无法满足要求。

而激光熔覆技术可以通过在熔融池中加入合金元素，制造出具有高温抗氧化和高强度的新型材料，满足航空航天领域对材料性能的要求。

总之，激光熔覆技术在机械制造中的应用具有广泛的前景和潜力。

《激光熔覆修复模具技术工艺规范》激光熔覆修复模具技术是一个工艺流程系统。

首先，应根据制品的服役条件或失效分析，确定对涂层的性能要求，据以选择恰当的熔覆合金材料和工艺。

然后、实施激光熔覆工序施工，包括:基体的表面预处理，激光熔覆工艺及精加工，熔覆层质量检验。

每道工序都必须严格按操作规程进行，检验合格，方能进行下一道工序。

一熔覆层系统设计1.1 确定对熔覆层的功能尺寸要求应确切了解欲激光熔覆模具的服役条件，或制品在使用过程中的失效原因，确定对熔覆层的功能尺寸要求。

1.2熔覆层材料的选择只有熟悉并掌握丰富、全面的材料科学知识，才能做到正确合理地进行熔覆层系统设计，选择熔覆层材料。

有关这方面的资料，可参考“机械制造工艺材料技术手册”第九篇“热喷涂材料技术手册”(机械工业出版社，1993，第一版)。

1.3 激光熔覆工艺选择激光熔覆工艺的确定，应根据熔覆层材料的熔点、热导率、耐热震性及熔覆层与模具基体的结合强度要求，结合生产效率、成本等综合考虑。

二激光熔覆修复模具的基本程序激光熔覆修复模具操作基本程序如下表：三激光熔覆修复工艺正确的激光熔覆工艺参数。

应使被熔覆的合金粉末均匀熔覆到经预处理的基体表面上，形成优质涂层。

激光熔覆修复工艺参数的选择对激光熔覆修复过程、熔覆修复件的综合性能有着直接的重要影响。

激光熔覆层的质量除了受熔覆材料和基体材料的熔点、导热系数、热膨胀系数、密度等物理性质和相互之间的化学匹配性制约之外，主要取决于激光参数(输出功率、光斑形状和尺寸、光束输出模式)和工艺参数(扫描速度、预置粉层厚度、搭结率、预热温度及保护气体等)。

3.1 基材熔覆表面预处理表面预处理是为了除掉基材熔覆部位的污垢和锈蚀，使其表面状态满足后续的前置熔覆材料或者同步供料熔覆的要求，主要包括喷涂表面的预处理和非喷涂表面的预处理。

①喷涂表面的预处理。

基材表面常用火焰喷涂或者等离子喷涂，因此需要进行去油和喷砂处理。

去油一般用加热法，即基材表面加热到300-450℃左右去油;也可用清洗剂去油，常用的清洗剂包括碱液、三氯乙烯、二氯乙烯等。

浅述激光熔覆技术的应用激光熔覆技术是一种先进的现代焊接加工技术，它可以在高温环境下把熔化金属添加物粉末喷射到工件表面，以形成涂层。

这种技术的应用非常广泛，可以分为以下几个方面。

1. 金属材料表面修复与强化激光熔覆技术可以用于金属材料表面的修复和强化。

例如，对于经常暴露在摩擦、磨损和腐蚀等环境下的零件，通过激光熔覆技术，可以在其表面形成一层具有耐磨、耐腐蚀等优异性能的涂层，从而延长零件的使用寿命。

2. 模具修复模具在使用过程中经常会遭受损坏，而激光熔覆技术可用于修复模具，并增加其使用寿命。

使用激光熔覆技术进行模具修复，可以在原有模具表面上形成一层新的、具有更好性能的涂层，这样可以使模具更加耐磨、耐腐蚀等。

3. 航空航天领域激光熔覆技术在航空航天领域有着广泛的应用。

在飞机发动机叶片等部件的制造中，激光熔覆技术可以提高零件的耐热性能，降低重量，提高效率。

此外，激光熔覆技术也可以在航空航天领域中用于制造高性能的陶瓷涂层、高温合金涂层和金属陶瓷复合涂层等材料。

4. 能源行业能源行业是激光熔覆技术的重要应用领域。

激光熔覆技术可以用于制造燃气轮机等设备的高温合金涂层，并提高其使用寿命和效率。

此外，激光熔覆技术还可以用于制造太阳能电池、半导体材料、高温电焊头等材料。

5. 医疗器械激光熔覆技术在医疗器械领域也有着广泛的应用。

例如，可以用激光熔覆技术提高人工心脏瓣膜的耐磨性；还可以用于制造人工关节、人工骨头等医疗材料。

总之，激光熔覆技术的应用非常广泛，其在材料制备、生产加工、机械制造、医疗器械等领域都有着重要的应用价值。

随着技术的不断发展，它也将在更多领域得到应用。

激光熔覆修复技术应用介绍随着现代科学技术和工业不断发展，对零部件工作的环境也越来越趋于复杂化，表面性能的要求越来越高，因此零件报废率大大增多。

通常因为表面失效而报废的零件有：转子叶片、轴类零件、齿轮类零件、模具等。

在零部件整体性能满足工况的条件下仅是表面损伤的零部件都是可以修复。

如果能对因误加工或服役损伤而致使报废的零件进行修复，不仅能够挽回巨大的经济和时间损失，还可以提高资源的利用率，符合我国可持续发展的战略。

零部件修复的方法可采用激光熔覆修复，它是根据工件的工况要求，激光熔覆各种设计成分的金属，制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面修覆层。

激光熔覆修复是一种快速冷却的过程，熔覆过程中对修复工件的热输入量少，热影响区小，熔覆层组织细小，易于实现自动化等，因此使用激光熔覆的方法来修复转子等零部件比其它的方法具有更大的优势。

激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工过程中不可避免的热变形、热疲劳损伤等一系列技术难题，同时也解决了传统电镀、喷涂等冷加工过程中覆层与基体结合强度差的矛盾，这就为表面修复提供了一个很好的途径。

转子叶片的修复转子叶片又称动叶，是随同转子高速旋转的叶片，通过叶片的高速旋转实现气流与转子间的能量转换。

转子叶片承受很大的质量惯性力、较大的气动力和振动载荷，还要承受环境介质的腐蚀与氧化，以及高速运行微小粒子的冲蚀，但加工比较困难，涡轮转子叶片还要在高温状态下工作。

转子叶片是直接影响发动机性能、可靠性和寿命的关键零件，并且其工作条件十分恶劣容易损坏，所以对材料性能的要求也大大的提高，同时提高了材料的经济成本，也为其做修复带来广阔的市场。

激光熔覆工艺在转子叶片上的应用已经的到了很好的研究，这也为其在修复方面的应用提供了有利的前提。

轴类零件的修复通常轴类零件主要失效的原因有轴变形、轴断裂、轴表面失效。

研究表明，发电机转轴、各种传动轴等轴类零件的破坏主要是以磨损为主的。

激光熔覆技术在工业中的应用讲解
首先，激光熔覆技术可以用于修补金属零件和组件，通常用于复杂和难以熔接的结构，如缝隙，不匹配，热成形，镶嵌和填充，使用激光熔覆技术可以更好地修复，改善和恢复零件的结构和性能。

它还可以用来叠加多个材料以创造复合材料，以满足特定应用的要求。

其次，激光熔覆技术在航空航天领域有广泛的应用。

激光熔覆技术可以用于修復飞机轮子的压痕和开裂，保护航空电子芯片不受元件失效和安全损伤的威胁，用于在多层材料之间进行金属熔接，以提高结构的耐用性和耐久性，以及用于航天器上的部件修复和加固。

此外，激光熔覆技术还被广泛应用于制造行业，如激光熔覆技术可以用于石油工业。

激光熔覆技术可以修补石油井壁的各种表面损伤，消除石油杆的开裂和断裂，以及修复金属维护件中的裂纹和孔洞。

此外，激光熔覆技术还可以用于防止石油井壁上的管道结垢，以提高工作效率，提高安全性能。