Technologie de réparation de revêtement au laserest une sorte de technologie de modification de surface des matériaux. Il s'agit de l'utilisation d'un faisceau laser à haute densité de puissance, par le système de traitement laser sous le contrôle de la commande numérique, la surface de la matrice pour former une très fine couche de micro-couche fondue. De la poudre d'alliage auto-fusionnante avec une composition spécifique, telle qu'un alliage à base de nickel, à base de cobalt et à base de fer, est ajoutée de manière prédéfinie ou synchrone, de sorte qu'elle soit répartie uniformément sur la surface des pièces à l'état fondu et atteigne un niveau prédéterminé. épaisseur, formant une bonne liaison métallurgique avec le matériau métallique de base micro-fondu, et il n'y a qu'une petite dilution entre eux. Au cours du processus de solidification ultérieur, une couche de matériau de revêtement fonctionnel avec des propriétés spéciales prédéterminées qui sont complètement différentes de la matrice est formée sur la surface de la pièce, ce qui peut complètement modifier les propriétés de surface du matériau et finalement rendre la surface peu coûteuse. Le matériau obtient une résistance à l'usure, une résistance à la corrosion, une résistance aux températures élevées et d'autres propriétés extrêmement élevées.
Selon les différentes méthodes d'ajout de matériaux, les méthodes de revêtement laser sont divisées en méthode prédéfinie et méthode d'alimentation en poudre synchrone. Comme son nom l'indique, le matériau prérevêtu est placé sur la surface du substrat prétraité par pulvérisation ou collage, puis refondu par rayonnement laser avant un traitement thermique approprié ; L'alimentation synchrone de la poudre consiste à pulvériser la poudre directement sur le bassin de fusion mobile formé par un rayonnement laser sur la surface du substrat de revêtement après le prétraitement, et le revêtement est formé en une seule fois. L'alimentation synchrone en poudre est la tendance de développement de la technologie de revêtement laser, qui peut utiliser pleinement l'énergie laser, contrôler les paramètres du processus, améliorer l'efficacité de la production et la qualité du revêtement. Cependant, la distribution synchrone de poudre comporte également des exigences en matière de granulométrie et de fluidité de la poudre, qui doivent être déterminées en fonction de la situation spécifique.
Matériaux et propriétés du revêtement laser
Dans l'étude du revêtement laser, la recherche sur les matériaux constitue une direction importante, se concentrant sur la compatibilité de divers matériaux et pièces additifs dans des scénarios d'application pratiques. La poudre d'alliage à base de fer convient aux pièces qui nécessitent une résistance à l'usure locale et se déforment facilement. La poudre d'alliage à base de cobalt a une bonne résistance aux températures élevées, à l'usure et à la corrosion et est souvent utilisée dans les domaines pétrochimiques et métallurgiques. Les matériaux céramiques ont une résistance élevée à haute température, une bonne stabilité thermique, une stabilité chimique élevée et sont souvent utilisés dans des pièces nécessitant une résistance à l'usure, à la corrosion, à haute température et à l'oxydation. Parce qu'un seul matériau dans le cas d'une usure par glissement, d'une usure par impact et d'une usure abrasive grave ne répondra pas aux exigences des conditions d'utilisation. Par conséquent, l'utilisation composite du revêtement métallique et du revêtement céramique est devenue un point chaud de la recherche, il y a eu un revêtement laser de surface en acier, en alliage de titane et en alliage d'aluminium pour une variété de recherches sur les revêtements en céramique ou en cermet.
Par rapport aux autres technologies traditionnelles de traitement de surface, le revêtement laser présente ses propres caractéristiques et avantages :
La vitesse de refroidissement est rapide (jusqu'à 10^6 degrés C/s), ce qui appartient au processus de solidification, et il est facile d'obtenir une structure cristalline fine ou de produire de nouvelles phases qui ne peuvent pas être obtenues à l'état d'équilibre, comme une phase instable. et état amorphe. Le taux de dilution du revêtement est inférieur à 5 % et la matrice est fermement liée par métallurgie ou diffusion interfaciale, pour obtenir une bonne couche de revêtement avec une composition de revêtement et un degré de dilution contrôlables, et garantir que les performances ne dégénèrent pas. Avec un revêtement à haute densité de puissance, la vitesse de chauffage est rapide et l'apport de chaleur, la zone affectée par la chaleur et la distorsion du substrat sont faibles. La sélection de poudres est presque illimitée et des alliages à point de fusion élevé peuvent être déposés à la surface de métaux à bas point de fusion. La plage d'épaisseur et de dureté de la couche de revêtement est large, et la couche de revêtement présente moins de défauts microscopiques et de meilleures performances. Le processus adopte une commande numérique, aucun traitement de contact, un fonctionnement automatique, une contrôlabilité pratique, flexible et forte.
Application typique du revêtement laser dans l'industrie
Revêtement laser de ce processus de réparation et de remise à neuf, l'un consiste à renforcer la fonction, peut améliorer les performances du substrat à travers la couche de revêtement ; La seconde est la fonction de réparation, qui se reflète principalement dans la réparation des trous et des fissures à la surface du matériau, et dans la restauration de la taille géométrique et des performances des pièces usées, qui a une très grande valeur d'application pour presque tout le matériau. industrie de fabrication de machines.
Dans l'extraction de pierre, l'industrie chimique, la métallurgie, l'énergie électrique, le ciment et d'autres industries d'équipement mécanique, le tourillon et la pale du rotor de turbine à gaz, le tourillon à rouleaux, l'arc d'aciérie, etc., vieilliront et s'endommageront avec le temps. En raison de l'exposition à long terme de ces pièces à des gaz à haute température et à haute pression et à des milieux corrosifs, associée aux contraintes mécaniques causées par la charge volumique, la plupart des dommages se produisent sur la surface ou la surface, et le mode de défaillance est principalement le fragmentation et fissuration des parties métalliques internes, usure ou corrosion grave jusqu'à l'écaillage local. Par conséquent, l'application de la technologie de revêtement laser pour renforcer les propriétés de surface des pièces peut prolonger efficacement la durée de vie, et dans le processus de maintenance périodique, les pièces endommagées peuvent également être réparées par la technologie de remise à neuf de surface.
Réparation de rotor de turbine
Pour les turbines à gaz et à vapeur, les sites de défaillance se produisent souvent dans les composants chauds tels que les rotors, les aubes et les buses. La fracture survenant au pied de l'aube est irréparable, tandis que les dommages survenant au niveau de l'extrémité ou du pied de l'aube peuvent être réutilisés après réparation. De plus, les pales utilisées pour les groupes électrogènes sont souvent très coûteuses, et la réutilisation des pales réparées réduira considérablement le coût de production d’électricité.
Dans l’industrie automobile, depuis les années 1980, des pays comme l’Europe, les États-Unis, le Japon, la Russie et la Chine ont commencé à utiliser le revêtement laser pour renforcer les pièces automobiles. Grâce à cette technologie, l’objectif d’économiser des matériaux d’alliage coûteux et de réduire les coûts de production est atteint. De même, les défaillances causées par l’usure, la corrosion et la fatigue de contact des moules automobiles en cours d’utilisation peuvent également être revitalisées grâce à cette technologie.
En bref, qu'il s'agisse du renforcement de surface des pièces avant service ou de la réparation du défaut après service, les méthodes de traitement traditionnelles comprennent principalement la trempe de surface, la cémentation ou nitruration de surface, la projection thermique, le soudage de surfaçage, etc. Avec la mise à niveau et l'amélioration continues de la technologie de traitement, la technologie de refabrication mobile au laser (revêtement laser) a été largement utilisée.
Cette technologie de remise à neuf au laser peut non seulement être utilisée pour la réparation de pièces endommagées, mais également pour la trempe de surface au laser. Par rapport au traitement thermique traditionnel, la trempe au laser est une technologie de traitement de chauffage et de refroidissement rapide, qui peut obtenir une couche durcie de fine grains en surface. De plus, combiné à des machines-outils multi-axes haut de gamme ou à des robots 6+2, l'utilisation de lasers peut également réparer des pièces complexes tridimensionnelles endommagées, reflétant pleinement la flexibilité et la nature avancée de la technologie de refabrication au laser.
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