激光熔覆3D打印(即激光熔覆成形)技術不需要磨具,用CAD軟件制作零件模型。 在筆記本電腦中編程后,使用激光束掃描腔體以熔化零件上的金屬粉末。 各層熔合在一起并堆積起來,最終形成致密的金屬部件。 這些技術可一步成型金屬零件,且智能流程控制后形成的致密金屬零件近凈形,幾乎不需要后續加工,真正實現了快速、熔覆3D打印金屬零件。
其提供的原型零件不僅可以用作產品開發、設計、性能測量樣品的概念,還可以直接用作功能零件。 激光熔覆成形技術可以大大縮短產品從開發到投放市場的時間,并大幅提高產品開發成本熔化和凝固的弊端,特別是使產品制造更加快捷、靈活、個性化、多樣化。 在新產品開發和單件小批量生產方面具有無可比擬的優勢。 易于實現網絡化制造,也適合經濟全球化的趨勢。 可以在新車制造、醫療、儀器儀表等民用領域更高效地制造高精度零件。 ,軍工領域可以更好地制造高性能特種零件,特別是過去加工難度極大的梯度功能材料和超硬材料,并且可以快速制造金屬間化合物材料零件,因此該技術具有廣闊的應用前景。
目前,激光熔覆3D復制的零件仍存在質量穩定性差、無法滿足用戶要求的精度和粗糙度等缺點。 這些零件需要進一步加工,因此這些技術的局限性使其無法在生產中得到很好的更新和使用。 零件質量穩定性差的原因有:零件制造過程中,某些工藝參數會發生波動,導致零件某些部位產生的熔覆區形狀和尺寸不符合預期; 熔覆過程中,會擴大已產生的缺陷,使突出的地方更加突出,凹陷的地方更加凹陷,厚的地方更厚,薄的地方更薄。 這樣,零件的粗糙度和精度就達不到預期,最嚴重的是零件無法成型。
激光熔覆是指將選定的涂層材料以不同的添加形式置于熔覆硬質合金表面,用激光照射使其與晶界表面形成一薄層同時熔化,并快速熔化后,稀釋度極低,與碳化物冶金結合的表面涂層可顯著提高基體表面的耐磨性、耐蝕性、耐熱性、抗氧化性和電特性,進而達到表面改性或修復的目的,不僅滿足了材質表面的需求。 具體的性能要求,也節省了很多珍貴的元素。
與滲氮、噴涂、電鍍和液相沉積相比,激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與碳化物結合良好、適合熔覆的材料多、顆粒尺寸和濃度變化大等特點。 疊加技術的應用前景非常廣闊。
從目前激光熔覆的應用情況來看,主要應用在三個方面:
1、材料表面改性,如燃氣輪機軸桿、鍛件、蝸桿等;
二、產品的表面修復,如定子、磨具等。相關數據表明,修復后零件的硬度可達到原硬度的90%以上,而修復成本不到原件的1/5。更換價格。 運轉中必須解決的旋轉部件必須迅速搶救。 另外,在關鍵零部件表面激光熔覆超耐磨、耐腐蝕合金,可以在不改變零件表面形狀的情況下,大大提高零件的使用壽命; 在磨具表面進行激光熔覆不僅可以提高磨料的硬度,還可以降低制造成本2/3,縮短制造周期4/5。
第三,快速原型制作。 借助金屬粉末逐層燒制疊加,快速制造出模型。 借助激光熔覆技術快速制造零件的技術也稱為LENS()、DLF(激光)、DMD(金屬)、LC(激光)等。
熔覆材料:目前廣泛應用的激光熔覆材料主要有:鎳基、鈷基、鐵基合金、碳化鎢復合材料、陶瓷等材料。 其中鎳基材料應用最為廣泛,且與鈷基材料相比,其價格實惠。
與工業上常用的滲氮、熱涂層、等離子噴焊相比熔化和凝固的弊端,激光熔覆具有以下優點:
硬質合金與熔覆層的結合硬度高,熱影響區小,熔覆層與硬質合金細密,效率高,材料成本低,可制備梯度功能材料,激光熔覆技術可控性好,易于制備實現手動操作控制,熔覆質量穩定。
超高速熔覆技術采用同步送粉和材料添加的形式。 借助高能量密度光束,添加材料與高速移動的硬質合金材料表面同時熔化,快速熔化后稀釋率極低,與硬質合金材料相似。 與冶金結合的熔覆層大大提高了熔覆速度,顯著改善了硬質合金材料表面的耐磨、耐腐蝕、耐熱、抗氧化等工藝特性。
適用于電力、航空、航天、兵器、核工業、汽車制造行業需要提高性能的零件。 根據型腔工作條件的要求,熔覆金屬或非金屬的各種設計構件,制備具有耐熱、耐磨、耐腐蝕、抗氧化、抗疲勞或光、電、磁特性的表面涂層。
超高速激光熔覆技術是一項具有較高經濟效益的新技術。 可在金屬基體上制備高性能合金表面,且不影響碳化物性能,降低成本,節省貴稀金屬材料。 因此,世界各先進工業國家都十分重視激光熔覆技術的研究和應用。
熔覆工藝:激光熔覆按照熔覆材料的供給形式大致可分為兩類,即預設激光熔覆和同步激光熔覆。
預置激光熔覆是將熔覆材料預先放置在基體表面的熔覆部位,然后用激光束照射進行掃描熔化。 熔覆材料以粉末、線材或板的形式添加,其中粉末形式最為常用。
同步激光熔覆是將熔覆材料直接送入激光束中,使送料和熔覆同時完成。 熔覆材料主要以粉末形式喂料,也有部分絲材或薄板同步喂料。
預置激光熔覆的主要工藝流程為:基體熔覆表面預處理——預置熔覆材料——預熱——激光熔化——后熱處理。
同步激光熔覆的主要工藝流程為:基體熔覆表面預處理——送料激光熔化——后熱處理。
從工藝流程來看,與激光熔覆相關的工藝主要是基體表面預處理方法、熔覆材料投料方法、預熱和后熱處理。