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辉锐服务介绍 | 02 高效线形光斑激光熔覆
来源:辉锐集团 | 作者:吴星 | 发布时间: 2019-05-24 | 599 次浏览 | 分享到:

适合激光熔覆的激光光斑多种多样,较典型的有高斯分布的圆形、平均分布的圆形及线形等,各种光斑之间各有特点,各有优势与局限性。所以很多激光熔覆设备都会配备两种甚至三种光斑的激光头以适应于各种不同的零部件的熔覆要求。本文主要给大家分享一下线形光斑的威武。


目录

一、线形光斑熔覆设备

二、线形光斑激光熔覆技术应用实例

三、线形光斑激光熔覆性能

四、线形光斑激光熔覆效率



一、线形光斑熔覆设备



1、光纤耦合半导体激光线形光斑移动熔覆设备集成



设备集成特点:抽屉式半导体激光器+移动式车载+线形光斑+灵活的六轴机械手


优点:机动性强、灵活多用、对零件适应性强、线形光斑熔覆效率高。


适用于:大、长轴类、不规则形状类大件、现场激光熔覆、仰、平向熔覆。



2、光纤激光线形光斑熔覆设备集成



设备集成特点:光纤激光器+桁架运动机构+线形光斑模块+高精度转台。


优点:快速装夹、高效熔覆、高精度、高稳定性。


适用于:立柱、轧辊、活套辊、阀杆、石油钻杆、车轴、车轮等旋转件及平面件。



3、激光头及整形模块

光纤耦合输出光斑一般为圆形,经过激光熔覆头中准直镜片、聚焦镜片以后,最终形成光斑形状也为圆形。为提高大面积工件表面激光熔覆和热处理的效率,辉锐自主研发可以在激光熔覆头聚焦模块前安装整形模块,使圆形光斑变成矩形光斑。经过聚焦后,配合线形熔覆喷嘴,形成高效率的线形熔覆,从而提高熔覆效率。此熔覆头也很适合作为激光淬火等热处理使用。



熔覆功率可以用到4-6kW。激光功率在4kW以下使用时,建议光斑大小为8×2mm的矩形光斑输出,如果变形可控可用大功率高速度和大粉量来提高效率,建议矩形光斑输出为12×2mm。兼顾较大范围的功率,适用范围更广。     




4、线形喷嘴



粉宽

:毫米

10×2

12×2

14×2

18×2

24×2

焦距

:毫米

9-12

9-12

9-12

12-15

12-15


辉锐自主研发的具有良好的粉末聚焦性,工作距离可调,散热快,选择型号多,适合大功率激光熔覆。



二、线形光斑激光熔覆技术应用实例

辉锐自主研发喷嘴,激光修复轴类零件

辉锐自主研发喷嘴,激光熔覆液压立柱



三、线形光斑激光熔覆性能



1、致密的金相组织


Fe-S20(1)材料熔覆层



2、良好的冶金结合


辉锐Fe-S20与20#钢结合界面



采用Fe-S2020钢表面熔覆,熔覆层硬度保持在HV692.6HRC60.2),冶金结合,熔深较小,稀释率低,组织致密无气孔、裂纹、夹渣、缩松等缺陷。




3、中碳钢激光淬火


激光淬火后组织转变为极细密的板条马氏体


中碳钢采用线形光斑进行淬火,淬火后硬度HV886(HRC66.6),0.5mm深度内平均硬度为HV808(64.5HRC),1mm深度内,硬度随着深度加深,硬度逐渐降低。




四、线性光斑激光熔覆效率


在激光熔覆中,圆形光斑能量较集中,扫描线速度可以达到50mm/s的线速度,甚至更高,但单道宽度较小。相应的线形喷嘴线速度可以达到30左右,但单道宽度为10mm,特别是3×12mm的线形光斑,道宽可实现15mm,相对于圆形光斑,金属粉末沉积效率提高了35倍。


序号

光斑尺寸

粉末利用率

单层厚度

沉积效率(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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