華菱CBN刀具BN-S20牌號加工激光熔敷工件液壓支柱案例
2015-1-25 來源：數控機床市場網 作者：-
一、激光熔敷的定義及特點
1. 激光熔敷的定義：激光熔覆技術是指以不同的填料方式在被涂覆基體表面上放置選擇的涂層材料，經激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低并與基體材料成冶金結合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱及 抗氧化性等的工藝方法。
2. 激光熔敷的特點：
?。?）由于快速加熱和冷卻，激光熔覆層組織均勻致密，微觀缺陷少，性能優于其它工藝；
?。?）涂層稀釋率低（一般小于5%）;
?。?）熱輸入和畸變較??；
?。?）粉末選擇幾乎沒有任何限制，特別是在低熔點金屬表面熔敷高熔點合金；
?。?）激光束的功率、位置和形狀等能夠精確控制，易實現選區甚至微區熔覆；
（6）熔覆層的厚度范圍大，單道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm；
（7）能進行選區熔敷，材料消耗少，具有卓越的性能價格比；
（8）工藝過程易于實現自動化。
二、激光熔敷的工藝及熔敷材料
1. 激光熔敷的分類：激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
預置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式最為常用。
同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進行同步送料。
預置式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理--預置熔覆材料--預熱--激光熔化--后熱處理。
同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理--送料激光熔化--后熱處理。
2. 激光熔敷材料：按熔敷材料的初始供應狀態，熔敷材料可分為粉末狀、膏狀、絲狀、棒狀和薄板狀，其中應用最廣泛的是粉末狀。目前廣泛應用的粉末狀熔敷材料有：鎳基、鈷基、鐵基合金、碳化鎢復合材料等。
?。?）鎳基（Ni）合金粉末具有良好的潤濕性和耐蝕性，高溫自潤滑作用和適當的價格，主要適用于要求局部耐磨、耐熱腐蝕及抗熱疲勞的構件；
?。?）鈷基（Co）合金粉末具有良好的高溫性能和耐蝕耐磨性能,適用于要求耐磨、耐蝕及抗熱疲勞的零件，如石化，電力，冶金等工業領域；
?。?）鐵基(Fe)合金粉末成本低且抗磨性能好，適應于要求局部耐磨且容易變形的零件，基體多為鑄鐵和低碳鋼。
三、適合激光熔敷的行業
隨著機械行業的不斷發展，對工件的使用性能要求越來越高，并且部分工件價格昂貴，如失效之后直接報廢，造成大量損失和浪費，而且重新制造費時費力，影響生產。
自20世紀80年代以來，激光熔覆技術得到了迅速的發展，已成為國內外激光表面改性研究的熱點。激光熔敷技術具有很大的技術經濟效益，廣泛應用于機械制造與維修、汽車制造、紡織機械、航海與航天和石油化工等領域。
以下簡單介紹一下適合激光熔敷的行業。
（1）模具行業
模具常見的失效形式有：磨損，變形和斷裂。模具行業的種類很多，工作狀況復雜多樣，而且模具材料也不盡相同，尤其大型復雜高精密模具，一旦失效之后再重新生產制造，不僅費時費力，而且費用較高。所以，對模具進行表面處理，提高使用壽命和對失效模具進行高效的修復，是很有經濟價值的。
目前，在模具修復中，常用的表面技術是激光熔覆，采用激光熔覆技術對模具表面進行強化，根據熔敷的材料的不同，使用性能也不同，但修復后的模具，均有比原來模具更優異的表面硬度，耐磨性，紅硬性和抗疲勞性。如Cr12模具鋼經過激光熔敷技術修復后，硬度高，耐磨性好，提高了Cr12模具鋼的使用壽命。
（2）航空航天行業
導致飛機結構失效的主要原因是腐蝕，磨損和疲勞破壞，為了防止在高溫，高壓，高速，重載、腐蝕介質等環境下工作的零件，因表面局部損壞而報廢，提高零件的可靠性，延長使用壽命。目前，激光熔敷是經濟效益較高的一種改變表面性能的技術。
現代飛機和發動機大量使用鋁合金和鈦合金，但鋁合金的強度不高，使用時易產生塑性變性，而且耐磨性差；鈦合金硬度低，耐磨性差。通過激光熔敷技術對鋁合金和鈦合金表面進行強化，解決了鋁合金易塑性變性和鈦合金耐磨性差的問題，如渦輪機葉片就采用激光熔敷技術修復，將葉片頂端修復到原來的高度，而且工藝簡單，節省時間。
?。?）還有汽車行業，石油行業：汽車行業如發動機的排氣門的密封錐形面，齒輪軸等零件；石油行業如葉輪、大型轉子的軸頸、輪盤、軸套等零件，都采用激光熔敷修復，不需要預熱工件，就可以恢復部件的尺寸，而且后續加工量小，不產生冶金裂紋，硬度也是非常的堅固，修復的效果非常的好。
四、采用激光熔敷技術修復后的工件如何加工
通過激光熔敷修復后的工件獲得較高的硬度，較好的耐磨性，但與此同時問題也出現了，如何加工到圖紙要求尺寸，如何保證表面精度。采用激光熔敷修復后的工件表面不規整，由于硬質合金刀具不耐磨，陶瓷刀具易崩刀。故激光熔敷件一直是機械廠難加工的對象。直到華菱超硬（原河南超硬研究所）研制出CBN刀具BN-S20牌號，使加工激光熔敷工件不再是難題。
華菱超硬作為在業內以CBN刀具（CBN刀片）解決方案最知名的刀具公司，其刀具方案可全方位、高效的完成硬材料加工行業領域的各種零部件的車削、銑削等一系列加工。目前被廣泛應用于高硬度材料，熱處理后的高硬度工件，和其他難切削材料的零件領域，擁有眾多被客戶所信賴的刀具牌號。
華菱超硬CBN刀具BN-S20牌號加工激光熔敷工件的優勢：硬度高，耐磨性好，抗沖擊性強，可高速切削；不僅提高加工效率，而且降低加工成本。
以下簡單介紹一下華菱超硬CBN刀具BN-S20牌號加工激光熔敷工件的案例。
五、華菱超硬CBN刀具BN-S20牌號加工激光熔敷工件液壓支柱案例
華菱超硬CBN刀具BN-S20牌號加工激光熔敷工件液壓支柱案例
加工零件：液壓支柱
加工材料：27SiMn（激光熔敷后的表面硬度HRC55左右）
加工工序：半精加工和精加工
刀具牌號：BN-S20 CNMN120712
切削參數：ap=1mm，Fr=0,15mm/r，Vc=145mm。
加工方式：干式切削。
加工效果：華菱CBN刀具BN-S20牌號與硬質合金刀具相比，不僅提高加工提高，降低生產時間，節約加工成本，而且工件表面光潔度達到Ra0.4，刀具壽命長。
六、總結
隨著機械制造業的迅速發展和工件成本的上升，機械制造業通過采用激光熔敷技術或者其他技術，使工件得到較好的表面性能，提高工件的使用壽命。但經過激光熔敷技術修復后的工件硬度高難加工，曾一度影響加工效率，但這對于刀具行業來說是一個好的機遇，只要研制出硬度高，耐磨性和抗沖擊性良好的刀具材料或刀具牌號，不僅可以為公司獲得較好的經濟效益，而且進一步推動了中國機械制造業的發展。
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