辉锐集团
株洲辉锐增材制造技术有限公司
中南区域性金属零部件激光加工服务提供商
超高速激光熔覆修复服务
超高速激光熔覆技术起源于德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德国弗劳恩霍夫应用促进协会年度科学技术奖励大会中，超高速激光熔覆技术荣获了Fraunhofer科技创新奖。传统的电镀硬铬技术普遍使用的三氧化铬（CrO3），又称六价铬（Cr6+），连同其他有铬成分的物质被欧盟委员会于2013 年定义为对人体有害物质
超高速激光熔覆技术起源于德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德国弗劳恩霍夫应用促进协会年度科学技术奖励大会中，超高速激光熔覆技术荣获了Fraunhofer科技创新奖。传统的电镀硬铬技术普遍使用的三氧化铬（CrO3），又称六价铬（Cr6+），连同其他有铬成分的物质被欧盟委员会于2013 年定义为对人体有害物质
高效环保的表面涂层技术——超高速激光熔覆技术替代电镀
01 技术背景介绍
超高速激光熔覆技术起源于德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德国弗劳恩霍夫应用促进协会年度科学技术奖励大会中，超高速激光熔覆技术荣获了Fraunhofer科技创新奖。传统的电镀硬铬技术普遍使用的三氧化铬（CrO3），又称六价铬（Cr6+），连同其他有铬成分的物质被欧盟委员会于2013 年定义为对人体有害物质，由此便迫切需要另一种工艺来替代镀硬铬。在我国，近年来传统电镀工艺给企业带来极大的环保压力， 2016年，工业和信息化部和环境保护部关于印发《水污染防治重点行业清洁生产技术推行方案》，明确建议了激光熔覆技术在取代电镀方面的应用。
超高速激光熔覆技术完成的熔覆涂层冶金质量高、稀释率低、变形小、表面光洁度高，属于先进环保的再制造加工技术，在工业再制造领域能极大地减少企业的后续机加工成本，能有效延长产品使用周期，为企业节省大量后期维修费用。和传统的熔覆激光技术相比，超高速激光熔覆技术的工作效率要快上百倍。普通的激光熔覆技术速率是0.5—2 米/分钟，而超高速激光熔覆技术可达到50—200 米/分钟，镀层速度至少提高了100 倍。超过1平方米/小时的涂层高效率可以使激光熔覆的成本降低到与镀硬铬成本相当。超高速激光熔覆技术的另一个优点是：目前可以在零件表面制备大规模的不同成分涂层，这将有可能生产出在生命周期内不会磨损的创新零件。
现有涂层技术比较
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分类 |
电镀铬 |
等离子 体喷涂 |
火焰超 音速喷涂 |
传统激 光熔覆 |
超高速 激光熔覆 |
|
材料 |
铬 |
合金粉末 |
合金粉末 |
合金粉末 |
合金粉末 |
|
厚度 |
<0.1 |
3-4 |
0.1-0.4 |
1-2 |
0.02-0.40 |
|
硬度 |
>700 |
Cr-Fe 300 |
WC-Cr涂层>1000 |
Cr-Fe 500-600 |
Cr-Fe 500-600 |
|
耐磨性 |
较差 |
良好 |
良好 |
良好 |
良好 |
|
与母材结合 |
物理结合 |
冶金结合 |
冶金结合 |
冶金结合 |
冶金结合 |
|
基材热输入 |
无 |
大 |
较小 |
较小 |
很小 |
|
环保性 |
差 |
较好 |
较差 |
好 |
好 |
|
使用寿命（年） |
1-1.5 |
2-3 |
2-3 |
>5 |
>3 |
|
生产成本 |
低 |
中 |
中 |
高 |
低 |
辉锐公司在全部国产化设备基础上，自主研发的激光超高速熔覆技术取得了突破性进展。超高速熔覆属于先进环保的再制造加工技术，针对替代镀硬铬轴类件，辉锐公司已成功开发了超高速熔覆设备和工艺方法，该设备可实现车削熔覆一体化加工。
辉锐研发的车削与超高速熔覆相结合的混合制造可以充分发挥效率优势，使零件在一次装夹定位后，增材与减材多种工艺结合一次加工出成品，避免了因重新定位产生的不必要的同轴度、圆跳动误差，大幅提高涂层的质量和生产效率。
设备参数
|
激光器 |
国产固体激光器 |
|
运动机构 |
5轴数控 |
|
最大可回转直径 |
640mm |
|
加工长度 |
2.5m |
|
重复定位精度 |
0.012mm |
|
可实现层厚 |
50–800μm |
|
沉积效率 |
可达500cm2/min |
|
基材稀释率 |
<1%
|
辉锐研发的激光超高速熔覆技术通过一系列试验和工艺优化，获得了可用于实际生产的稳定涂层工艺。
传统激光熔覆粉末进入熔池后被熔化，层厚>500μm，激光扫描速率<1 m/min，沉积面效率10–50cm2/ min。
可实现单层厚50–350μm；
沉积面效率最高可达500cm2/ min；
稀释率<1%。
04 结果展示
某煤矿客户的超高速熔覆测试样品制作
图3 熔覆开始 图4 熔覆至末端
基材为客户提供，粉末材料为马氏体不锈钢
测试件总长1000mm，外径217mm，壁厚13.5mm，熔覆长度940mm
连续熔覆时长45min，熔覆面效率0.84平米/小时
熔覆前后圆跳动变化<0.10mm
熔覆前后直线度变化<0.12mm
单层熔覆层厚度：370±15µm，粉末利用率：93.7%
图8-9 熔覆后样品直接精磨，得到表面粗糙度Ra<0.8µm
图10 显微硬度测量结果
图11 超高速熔覆涂层试样盐雾试验结果 -熔覆表面未出现锈迹
平面超高速熔覆样品展示
通过设备与工艺的进一步改进与开发，辉锐集团已实现了平面基材上的超高速熔覆。
图12 平面超高速熔覆样品
熔覆尺寸150mm x 65mm
基板厚度5mm
咨询服务：151-1631 0887
公司地址：湖南省株洲市天元区中达路 汽配园A区4栋-B
