激光熔覆3D打印(即激光熔覆成形)技術(shù)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(shù)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(xù)加工,真正實(shí)現(xiàn)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(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、性能測(cè)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(shù)可以大大縮短產(chǎn)品從開發(fā)到投放市場(chǎng)的時(shí)間,并大幅提高產(chǎn)品開發(fā)成本熔化和凝固的弊端,特別是使產(chǎn)品制造更加快捷、靈活、個(gè)性化、多樣化。 在新產(chǎn)品開發(fā)和單件小批量生產(chǎn)方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。 易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造,也適合經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)。 可以在新車制造、醫(yī)療、儀器儀表等民用領(lǐng)域更高效地制造高精度零件。 ,軍工領(lǐng)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(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前,激光熔覆3D復(fù)制的零件仍存在質(zhì)量穩(wěn)定性差、無法滿足用戶要求的精度和粗糙度等缺點(diǎn)。 這些零件需要進(jìn)一步加工,因此這些技術(shù)的局限性使其無法在生產(chǎn)中得到很好的更新和使用。 零件質(zhì)量穩(wěn)定性差的原因有:零件制造過程中,某些工藝參數(shù)會(huì)發(fā)生波動(dòng),導(dǎo)致零件某些部位產(chǎn)生的熔覆區(qū)形狀和尺寸不符合預(yù)期; 熔覆過程中,會(huì)擴(kuò)大已產(chǎn)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(dá)不到預(yù)期,最嚴(yán)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(zhì)合金表面,用激光照射使其與晶界表面形成一薄層同時(shí)熔化,并快速熔化后,稀釋度極低,與碳化物冶金結(jié)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(jìn)而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的,不僅滿足了材質(zhì)表面的需求。 具體的性能要求,也節(jié)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(jié)合良好、適合熔覆的材料多、顆粒尺寸和濃度變化大等特點(diǎn)。 疊加技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。
從目前激光熔覆的應(yīng)用情況來看,主要應(yīng)用在三個(gè)方面:
1、材料表面改性,如燃?xì)廨啓C(jī)軸桿、鍛件、蝸桿等;
二、產(chǎn)品的表面修復(fù),如定子、磨具等。相關(guān)數(shù)據(jù)表明,修復(fù)后零件的硬度可達(dá)到原硬度的90%以上,而修復(fù)成本不到原件的1/5。更換價(jià)格。 運(yùn)轉(zhuǎn)中必須解決的旋轉(zhuǎn)部件必須迅速搶救。 另外,在關(guān)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(jìn)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(shù)快速制造零件的技術(shù)也稱為LENS()、DLF(激光)、DMD(金屬)、LC(激光)等。
熔覆材料:目前廣泛應(yīng)用的激光熔覆材料主要有:鎳基、鈷基、鐵基合金、碳化鎢復(fù)合材料、陶瓷等材料。 其中鎳基材料應(yīng)用最為廣泛,且與鈷基材料相比,其價(jià)格實(shí)惠。
與工業(yè)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(yōu)點(diǎn):
硬質(zhì)合金與熔覆層的結(jié)合硬度高,熱影響區(qū)小,熔覆層與硬質(zhì)合金細(xì)密,效率高,材料成本低,可制備梯度功能材料,激光熔覆技術(shù)可控性好,易于制備實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作控制,熔覆質(zhì)量穩(wěn)定。
超高速熔覆技術(shù)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(dòng)的硬質(zhì)合金材料表面同時(shí)熔化,快速熔化后稀釋率極低,與硬質(zhì)合金材料相似。 與冶金結(jié)合的熔覆層大大提高了熔覆速度,顯著改善了硬質(zhì)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(yè)、汽車制造行業(yè)需要提高性能的零件。 根據(jù)型腔工作條件的要求,熔覆金屬或非金屬的各種設(shè)計(jì)構(gòu)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(shù)是一項(xiàng)具有較高經(jīng)濟(jì)效益的新技術(shù)。 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(jié)省貴稀金屬材料。 因此,世界各先進(jìn)工業(yè)國家都十分重視激光熔覆技術(shù)的研究和應(yīng)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(yù)設(shè)激光熔覆和同步激光熔覆。
預(yù)置激光熔覆是將熔覆材料預(yù)先放置在基體表面的熔覆部位,然后用激光束照射進(jìn)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(shí)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(yù)置激光熔覆的主要工藝流程為:基體熔覆表面預(yù)處理——預(yù)置熔覆材料——預(yù)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(yù)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(guān)的工藝主要是基體表面預(yù)處理方法、熔覆材料投料方法、預(yù)熱和后熱處理。