U sviluppu di rivestimentu laser a tecnulugia hè studiata in prufundità. Rivestimentu laser hè analizatu da quattru aspetti: tecnulugia, prucessu, materiali è l'ultima applicazione in u campu di machini minieri. L'ultimi risultati di ricerca sò riassunti è a so direzzione d'applicazione hè esplorata. In u campu di i machini minieri, a tecnulugia di cladding laser hè largamente usata in i cumpunenti principali di trè machini è un quadru (escavatore, macchina di minera di carbone, trasportatore di raschi è supportu idraulicu). I prublemi attuali è i difetti di u laser cladding sò discututi, è a so tendenza di sviluppu futuru è e prospettive sò pruspette.

Cum'è una tecnulugia per cambià e proprietà di a superficia di i materiali, u cladding laser hà e caratteristiche di una struttura densa di cladding, alta forza di ligame di l'interfaccia di cladding, faciule da furmà un revestimentu di ligame metallurgicu, altu gradu d'automatizazione di u prucessu di cladding, è pò migliurà significativamente a durezza / usura. a resistenza è a resistenza à a corrosione di a superficia di u sustrato mantenendu a forza è a tenacità di u sustrato. Hè largamente utilizatu in l'aerospaziale, a fabricazione di l'automobile, a petrochimica è a machina minera.

Cum'è a più grande fonte d'energia di a Cina, più di u 90% di l'operazioni di a minera di carbone sò in ambienti sotterranei di a miniera di carbone, è a corrosione, l'usura è altri fenomeni di fallimentu di i machini di a miniera di carbone sò estremamente gravi. Dunque, l'intruduzioni di a tecnulugia di cladding laser per risolve l'usura, a corrosione è i prublemi di riparazione è remanufacturing di l'equipaggiu meccanicu in u prucessu di produzzione di carbone hè di grande significazione per a produzzione efficiente è sicura di mine di carbone.

Stu documentu classificheghja a tecnulugia di cladding laser, discute i paràmetri di prucessu di cladding laser è studia i sistemi di materiale di cladding laser. Focus nantu à l'ultime applicazioni è u prugressu di ricerca di a tecnulugia di cladding laser in u campu di i machini minieri, è aspittà à i tendenzi di u sviluppu futuru.

1 Statu attuale di a tecnulugia di cladding laser

A tecnulugia di cladding laser hè un metudu chì usa un fasciu laser d'alta energia cum'è una fonte di calore per fonde a superficia di u sustrato è a polvera mandata in a piscina fusa à u stessu tempu, è forma un revestimentu metallurgicu ligatu à u sustrato dopu a solidificazione. Sicondu u metudu di l'aghjunzione di materiale, u cladding laser pò esse divisu in u metudu predeterminatu è u metudu di alimentazione di polvera sincrona. U metudu predeterminatu hà e caratteristiche di un prucessu simplice è un funziunamentu flexible, ma ci sò prublemi cum'è a perdita seria di polvere, l'incapacità di cuntrullà accuratamente a prufundità di u sustrato, è a capa di cladding hè propensu à i pori è i cracke. U metudu sincronu di alimentazione in polvere hà un altu gradu d'automatizazione, una veloce di cladding rapidu, è a qualità di a capa di cladding hè ancu garantita. Sta tecnulugia hè a direzzione principale di u futuru sviluppu di cladding laser.

Sicondu a forma d'accoppiamentu trà u materiale di rivestimentu laser è u fasciu laser, u metudu di alimentazione di polvere sincrona pò esse divisu in cladding laser di alimentazione di polvere parassiale, cladding laser di alimentazione di polvere coaxial è cladding laser d'alta velocità.

(1) Rivestimentu laser per l'alimentazione di polvere parassiale A bocchetta hè inclinata à un certu angolo, è l'alimentazione di polvere è u fasciu laser sò realizati simultaneamente. L'operazione di prucessu hè simplice, flexible è stabile. In ogni casu, durante u prucessu di alimentazione di polvere parassiale, se a direzzione di scanning hè cambiata, l'accoppiamentu di polvere di luce serà anisotropicu, risultatu in una strata di rivestimentu irregolare.

(2) Coaxial powder feeding laser cladding U fasciu di polvera è u fasciu laser sò coaxially coupling and output, è u polu hè isotropu, chì pò assicurà chì a strata di cladding hè uniforme sottu diverse strade. L'alimentazione di polvere coaxial hè divisa in dui metudi: l'alimentazione di polvere coaxial fora di u fasciu è l'alimentazione di polvere coaxial in u fasciu secondu a pusizione relativa di u fasciu laser è u fasciu di polvere. L'alimentazione di polvere coaxial fora di u fasciu adopta u modu di luce imbulighjata in polvere, vale à dì, parechje ugelli separati o un ugellu d'anellu sò stallati intornu à u fasciu laser per alimentà a polvera, è u laser è a polvera sò cuncentrati nantu à a superficia di u sustrato per furmà una piscina fusa. . L'alimentazione di polvere coaxial in-beam hè ancu chjamata modalità di polvere di luce, chì hè di lascià l'ugellu alimenta a polvera verticalmente, stabilisce un generatore di laser à cune di anellu intornu à l'ugello, è lasciate chì u laser avvolge a polvera per agisce nantu à u sustrato. L'alimentazione di polvere in-beam, postu chì a polvera hè spruzzata verticalmente nantu à a superficia di trasfurmazioni, a direzzione di spruzzatura di polvera, a direzzione di u flussu d'aria è a direzzione di l'assi di u fasciu di conu anellu sò coerenti è ùn interferiscenu micca l'una cù l'altru, chì migliurà in modu efficace l'utilizazione di polvera. è riduce u fenomenu di spruzzi durante u prucessu di cladding.

(3) U cladding laser d'alta velocità hè una tecnulugia di cladding laser largamente usata. In cunfrontu cù a tecnulugia di cladding laser tradiziunale, u focu di fasciu laser di cladding laser d'alta velocità hè diversu. Hè situatu 0.2 ~ 3mm sopra a superficia di u sustrato. U polveru hè funnu cumpletamente prima di ghjunghje à u sustrato è entra in a piscina fusa in forma di gocce. U principiu di travagliu di u laser cladding d'alta velocità hè mostratu in a Figura 1. Comparatu cù a tecnulugia di cladding laser tradiziunale, u cladding laser d'alta velocità hà vantaghji significativi:
① In u prucessu di preparazione di cladding laser d'alta velocità, a rata di diluzione di u revestimentu è a zona affettata da u calore di u sustrato sò ancu migliurate. U laser agisce direttamente nantu à a polvera, è solu una piccula quantità di energia agisce nantu à a superficia di u sustrato, furmendu una piccula piscina fusa. A zona affettata da u calore hè solu 5 ~ 10μm, è a rata di diluzione pò esse ridutta à menu di 1%, per quessa, migliurà efficacemente a qualità di u revestimentu;
② A velocità di preparazione di u revestimentu hè significativamente mejorata. Per assicurà chì a polvera hè cumplettamente sciolta, u cladding laser tradiziunale hà bisognu di riduce a velocità di cladding, risultatu in una bassa efficienza di cladding. In ogni casu, postu chì a polvera hè cumpletamente fusa prima di ghjunghje à u sustrato, u cladding laser d'alta velocità pò esse chjapputu à una alta velocità di linea, chì ùn solu riduce significativamente u grossu di u revestimentu, ma ancu l'efficienza di cladding pò ghjunghje à 500cm²/min, chì hè più. più di 10 volte quellu di un cladding laser tradiziunale. A causa di l'alta velocità di a linea di cladding è di un picculu input di calore, u metudu di cladding laser d'alta velocità hè adattatu per materiali sensibili à u calore, cum'è materiali basati in Al, materiali basati in Ti è cumpunenti di piccula dimensione, è ponu ottene una rugosità di a superficia bassa è alta. usu di polvera. U stratu di cladding preparatu da un cladding laser d'alta velocità hà una struttura fina è una superficia liscia. A so rugosità di a superficia hè solu 1/10 di quella di u cladding laser tradiziunale. I requisiti di a trasfurmazioni fine ponu esse ottenuti per mezu di una semplice macinazione è lucidatura. U tassu d'utilizazione di u polu di u cladding laser d'alta velocità supera u 90%, chì migliurà assai l'efficienza ecunomica.

2 Parametri di prucessu di cladding laser

I paràmetri di u prucessu di cladding laser affettanu direttamente e proprietà meccaniche macroscòpiche è a microstruttura di u stratu di cladding, cumpresa principalmente a putenza laser, a dimensione di u puntu, a velocità di scansione, etc.

(1) Laser power U cambiamentu di putenza laser affettarà a temperatura massima di a piscina fusa. Quandu a putenza laser hè troppu bassu, ci ponu esse particeddi unmelted in a piscina fusa, risultatu in un effettu di fusione poviru nantu à a superficia di a capa di basa, chì à u turnu causa prublemi cum'è a struttura di strati di cladding irregolari è a forza di ligame di l'interfaccia insufficiente. Se a putenza di u laser hè troppu altu, u materiale di cladding pò esse sbulicatu o ancu vaporizatu, chì à u turnu aggrava l'effettu di diluzione trà a capa di cladding è u sustrato.

(2) Spot size U rolu di a dimensione spot ùn hè micca limitatu à a larghezza di a fusione, ma ancu affetta direttamente a gamma è a prufundità di a piscina fusa. Sè u locu hè troppu chjuca, l 'area di piscina fusa hè chjuca, chì face u materiale cladding à riscalda troppu prestu, risultatu in un passu di temperatura grande, è u tassu di dilution altu aumenta a furmazione di cracks void. Se u locu hè troppu grande, a struttura di cladding diventerà ruvida perchè u materiale di cladding ùn hè micca cumpletamente fusu, risultatu in una forza di ligame di l'interfaccia insufficiente.

(3) Velocità di scanning A velocità di scanning determina u tempu di riscaldamentu di u materiale di cladding, chì à u turnu affetta u tempu di esistenza di a piscina fusa. Se a velocità di scanning hè troppu lenta, u materiale di cladding hè riscaldatu per un bellu pezzu, è i grani crescenu cumplettamente, formandu cusì cristalli grossi, affettendu u rendiment generale. Se a vitezza di scanning hè troppu veloce, u riscaldamentu ùn hè micca abbastanza, è u materiale di cladding ùn hè micca cumplettamente fusu, risultatu in una forza di ligame di l'interfaccia povera.

3 Sistema di materiale di rivestimentu laser

U materiale di cladding laser hè u fattore più impurtante chì affetta u funziunamentu di a strata di cladding, è determina direttamente a prestazione di a strata di cladding. Attualmente, i materiali di rivestimentu laser cumuni includenu principalmente polvere di lega autofluxante, polvere di ceramica è polvere composta. L'ultimi dui sò generalmente chjamati cullettivamente cum'è polvere composta di lega rinfurzata di particella dura.

(1) Polvere di lega auto-fluxante A polvera di lega auto-fluxante si riferisce à l'aghjunzione di Si, B è altri elementi à Fe, Co, polvere di lega di metalli non ferrosi a base di Fe, Co, Ni, chì li permette di avè l'autodesossidazione è a furmazione di scorie. è un forte effettu self-fluxing durante u prucessu di cladding, è hà una bona formabilità di prucessu.
① Rivestimentu di lega autofluente basata in Fe A polvera autofluxante basata in Fe hè spessu usata per preparà rivestimenti di rivestimentu laser nantu à a superficia di sustrati d'acciaio bassu di carbonu, ghisa è inox. Hè largamente utilizatu in a preparazione è a riparazione di parti facilmente purtate, cum'è i tubi di perforazione d'oliu, a machina minera è a machina di l'ingegneria per via di u so prezzu bassu, una resistenza eccellente à l'usura è una bona bagnabilità cù u sustrato.
② Co-basatu di rivestimentu di lega auto-fluxante Co-basatu di polveri di lega hè cumpostu principarmenti di Co powder, chì cuntene una certa quantità di Cr, Ni, W è una piccula quantità di elementi C è B. Cù e so caratteristiche di resistenza à alta temperatura, resistenza à a corrosione è resistenza à l'usura, hè principalmente utilizata in l'aerospaziale, l'ingegneria metallurgica, l'ingegneria petrochimica è l'ingegneria energetica. Ambiente resistente à l'usura.
③ Rivestimentu in lega auto-fluxante basata in Ni A polvera di lega basata in Ni hè attualmente u materiale di rivestimentu più studiatu è largamente utilizatu. In cunfrontu cù leghe basate in Fe, leghe basate in Ni anu una bona duttilità è tenacità, è sò largamente populari per via di a so eccellente resistenza à l'usura, a bona resistenza à a corrosione è u prezzu bassu cumparatu cù leghe Co-basate, in particulare in a remanufacturing è a riparazione di parti cum'è. cum'è pale di turbine è aste di pistoni idraulichi.
④ Altri rivestimenti di lega autosolubili In più di e trè leghe sopra, i polveri di lega Cu, Ti è Al sò ancu usati in diverse occasioni di rivestimentu laser per via di e so rispettive caratteristiche. Per esempiu, ligami di ramu sò boni cunduttori di l'electricità è u calore, è l'altu putenziale di Cu porta una bona resistenza à a corrosione, chì ponu risponde à i requisiti di resistenza à a corrosione in ambienti atmosferici è marini.

(2) Polvere composta di lega rinforzata di particella dura

I particeddi duri sò sempre stati i materiali di rinforzu preferiti per riduce l'usura è resistenti à l'usura per via di a so bona resistenza à l'usura, a resistenza di corrosione è a resistenza à alta temperatura. Per quessa, a polvera composta di lega rinfurzata di particella dura cum'è materiale di rivestimentu hà attiratu l'attenzione generale in l'ultimi anni. Stu polveru compositu di metallu-ceramica hà tramindui particeddi duri cum'è una fase di rinfurzamentu è unisce a bona termoplasticità è a formabilità di a lega autosolubile. Havi una bona resistenza à l'usura, a resistenza à a corrosione, a resistenza à a temperatura alta è a resistenza à l'ossidazione à alta temperatura, è hè spessu usata per preparà rivestimenti resistenti à l'usura è a corrosione è strati di barriera termale.

4 L'ultima applicazione di a tecnulugia di cladding laser in u campu di a machina minera

Attualmente, a tecnulugia di cladding laser hè largamente usata in u campu di a minera di carbone, principarmenti utilizata per rinfurzà o riparà i cumpunenti chjave di grande equipaggiu per migliurà a so resistenza à l'usura è a resistenza à a corrosione.

(1) L'escavatori sò l'equipaggiu chjave in i minieri di carbone in fossa aperta, è i riduttori rotatori sò cumpunenti chjave di l'assemblea di trasmissione di l'equipaggiu. Unu di i difetti cumuni di i riduttori hè l'usura di u labbro di a guarnizione di l'oliu di l'arbulu di input. Literatura
L'usura di l'arburetu di ingressu di riduttore rotativu hè riparata da un rivestimentu laser multi-pass è multi-layer di polvere di lega Ni-based. Dopu chì u cladding hè cumpletu, a durezza di a strata di cladding hè rilevata per esse 45HRC, è a dimensione hè restituita à a gamma di toleranza di u disignu originale, è l'effettu di riparazione hè bonu.

(2) A scarpa guida di a machina di minera di carbone hè un cumpunente chjave rispunsevuli di sustene è guidà a macchina di minera di carbone per spustà. In generale, a scarpa di guida hè fatta di castings è hè sottumessu à carichi alternati per un bellu pezzu in l'ambiente di travagliu, cusì hè faciule per causà usura o rottura. Per migliurà a resistenza à l'usura di a scarpa di a macchina di a minera di carbone in cundizioni senza oliu, a littiratura hà utilizatu a tecnulugia di cladding laser per chjappà i rivestimenti FeNiMo è FeNiMoSi nantu à a superficia di l'acciaio 45, rispettivamente, è hà ottinutu risultati significativu.

(3) U trasportatore di scraper hè l'equipaggiu di trasportu primariu per l'operazione minera cumpleta, frà i quali l'abbeveru mediu hè u più grande numeru è u cumpunente più riparatu è rimpiazzatu. U travagliu per un bellu pezzu in cundizioni duri, a superficia di u vaghjimu mediu pruducerà groove profonde per via di l'usura è di a ruggine, o causanu una usura seria in u pianu di fondu mediu è altre pusizioni. Per risolve u prublema di usura faciule è vita corta di u groove mediu, a literatura usa a tecnulugia di cladding laser per chjappà u stratu resistente à l'usura di WC, Nb, Ti è altre leghe basate in Fe nantu à e parti facilmente purtate di u mediu. groove. I risultati mostranu chì u revestimentu hà una bona formabilità.

(4) A maiò parte di i fallimenti di supporti idraulichi ùn sò micca causati da i prublemi di cuncepimentu, di fabricazione o di qualità di l'equipaggiu stessu, ma da l'usu longu di emulsioni contaminate, chì face chì a colonna di supportu è u cilindru di u jack si sbuccia è esse. guastatu, è u corpu di cilindru di sustegnu à fughje è flussu, è ùn pò cuntinuà à esse usatu. In ordine per riparà u muru internu di u cilindru è migliurà a resistenza di currusioni, a litteratura clads Cr, Ni, Mo, è polveri di lega Si nant'à u muru internu di u cilindru idraulici. Sutta un microscopiu elettronicu, a strata di cladding hè osservata per esse ligata metallurgica, cù una bona qualità di cladding. A durezza media di a strata di cladding righjunghji 234HB, chì hè coherente cù a durezza di u disignu originale di u muru di u cilindru di 200 ~ 270HB. A strata di cladding hè prima rough-machined in u cilindru cù una perforatrice di buchi prufonda è dopu fine-machineed cù una macina. A precisione di trasfurmazioni di a superficia di a superficia cumpleta risponde à i requisiti di cuncepimentu.

Cunclusione 5

L'applicazione di a tecnulugia di cladding laser in u campu di a machina minera hà apertu una nova direzzione per a riduzzione di attritu è ​​a resistenza à a corrosione, è hà ancu furnitu un novu modu per a machina minera per ottene u sviluppu verde è d'alta qualità. Attualmente, ci sò sempre alcune sfide è limitazioni in a tecnulugia di cladding laser, chì impediscenu a so prumuzione è l'applicazione in una gamma più larga di campi.

(1) A ricerca è u sviluppu di materiali speciali per u cladding laser ùn hè micca abbastanza. Ancu s'ellu hè statu realizatu assai ricerche nantu à a riduzione di attritu è ​​a resistenza à l'usura, ùn ci hè micca un sistema cumpletu di materiali di rivestimentu speciale, per quessa, hè sempre difficiule di scuntrà i requisiti di prestazione in cundizioni cumplessi di travagliu. I novi rivestimenti resistenti à l'usura sò una tendenza impurtante in u sviluppu futuru. Ch'ella sia un revestimentu resistente à l'usura cù proprietà autolubrificanti o un revestimentu resistente à l'usura in lega d'alta entropia, solu sviluppendu continuamente è cunfigurà una varietà di materiali cumposti, prumove fermamente l'innuvazione diversificata di materiali, è migliurà cumpletamente e funzioni di i rivestimenti. per scuntrà i bisogni di e diverse cundizioni di travagliu, pudemu ancu prumove u sviluppu di a tecnulugia di cladding laser è creà una prospettiva più larga;

(2) A qualità di i strati di cladding laser hè sempre inestabile. Ancu s'è a qualità di i strati di cladding pò esse migliuratu cambiendu i metudi di cladding, ottimizendu i paràmetri di u prucessu, è migliurà i rapporti di materiale, i standard di cuntrollu di difetti è di quantificazione di prucessu ùn sò micca stati formulati. In questa fase, u cuntrollu di difetti hè sempre in u stadiu di esplorazione spirimintali, è l'esperienza di fabricazione hà un grande impattu nantu à a qualità di strati di cladding;

(3) In a ricerca è u sviluppu di equipaggiu di rivestimentu laser, L'indicazione di l'applicazioni principali includenu l'equipaggiu di cladding laser di grande superficie d'alta velocità è l'equipaggiu di riparazione in situ mobile portable. L'obiettivu hè di sviluppà un inseme cumpletu di l'equipaggiu di cladding laser cù alta velocità, alta putenza, intelligenza è portabilità, è ancu a tecnulugia di ugelli di cladding laser cù accoppiamentu di gasu-polvere di luce è tecnulugia è equipaggiu di cladding all-round è all-pusizione.