同轴送粉激光熔覆技术一般采用半导体光纤输出激光器和盘式气载送粉器,高速激光熔覆机熔覆头采用中心出光的圆形光斑方案,光束周围环状送粉或者多束送粉,并设置由专门的保护气通道,粉束、光束与保护气流交于一点。熔覆工作时该焦点处会形成熔池,随着熔覆头与工件做相对运动,在工件表面形成覆层。
很多金属表面处理行业大型国企或领头企业纷纷开始引入该项技术,实现生产力的提高以及利润的提升。而对于一些还在观望的中小型企业甚至是个企,高速激光熔覆机普遍关心的问题是高速激光熔覆工艺的生产成本问题,下面就这个问题做详细的介绍。以当前高速激光熔覆已广泛应用的煤矿液压支架行业为例,我们来计算高速熔覆修复一个平方面积的加工成本。
激光熔覆技术存在的难题
激光熔覆层质量的优劣评价,主要从两个方面来考虑。
一、是宏观上,考察高速激光熔覆机熔覆道形状、表面不平度、裂纹、气孔及稀释率等;
二、是微观上,考察是否形成良好的组织,能否提供所要求的性能。此外,还应测定表面熔覆层化学元素的种类和分布,注意分析过渡层的情况是否为冶金结合,必要时要进行质量寿命检测。
高速激光熔覆机生产加工成本主要包括电费、易损件、气体、人员工资以及材料粉末的消耗成本这几大块。
(1)电费消耗。以ZKZM-6000为例,全套(机床+水冷+除尘+激光器)耗电功率约为34KW,这样以单平方加工需要电能为42.5KWh,按照工业用电1元每度,则单平方熔覆加工耗电费用约为42.5元。
(2)易损件消耗。普通激光熔覆工作时需要定期更换保护镜片。中科中美高速激光熔覆目前所有易损件质保期内免费赠送,因此该项费用可忽略。
(3)气体费用。高速激光熔覆设备在加工过程中需要使用氮气或氩气作为送粉气和保护气,在保证合适气压情况下,单平方米的熔覆加工使用的氮气消耗约为20元。
(4)人员工资。以城市平均工资6000元起算,月工作22天,每天工作8小时,以0.8㎡/h效率计算,高速熔覆单位面积人员费用为42元。
(5)金属粉末费用。ZKZM-6000W设备采用中心送粉技术,粉末利用率可达90%,以金属表面修复比较常见金属粉末来算,粉末单价约为70元/kg,则熔覆1个平米面积的金属粉末费用约为400元。
激光熔覆技术是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体成冶金结合的表面涂层,高速激光熔覆机显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。
高速激光熔覆机市场前景
激光熔覆技术已经取得一定的成果,正处于逐步走向工业化应用的起步阶段。今后的发展前景主要有以下几个方面:
熔覆材料的设计与开发。
激光熔覆的基础理论研究。
理论模型的建立。
激光熔覆设备的改进与研制。
高速激光熔覆机的快速成型技术。
熔覆过程控制的自动化。
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