华菱CBN刀具BN-S20牌号加工激光熔敷工件液压支柱案例
2015-1-25 来源：数控机床市场网 作者：-
一、激光熔敷的定义及特点
1. 激光熔敷的定义：激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，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并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显着改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热及 抗氧化性等的工艺方法。
2. 激光熔敷的特点：
（1）由于快速加热和冷却，激光熔覆层组织均匀致密，微观缺陷少，性能优于其它工艺；
（2）涂层稀释率低（一般小于5%）;
（3）热输入和畸变较小；
（4）粉末选择几乎没有任何限制，特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金；
（5）激光束的功率、位置和形状等能够精确控制，易实现选区甚至微区熔覆；
（6）熔覆层的厚度范围大，单道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm；
（7）能进行选区熔敷，材料消耗少，具有卓越的性能价格比；
（8）工艺过程易于实现自动化。
二、激光熔敷的工艺及熔敷材料
1. 激光熔敷的分类：激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类，即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束辐照扫描熔化，熔覆材料以粉、丝、板的形式加入，其中以粉末的形式最为常用。
同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用线材或板材进行同步送料。
预置式激光熔覆的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理--预置熔覆材料--预热--激光熔化--后热处理。
同步式激光熔覆的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理--送料激光熔化--后热处理。
2. 激光熔敷材料：按熔敷材料的初始供应状态，熔敷材料可分为粉末状、膏状、丝状、棒状和薄板状，其中应用最广泛的是粉末状。目前广泛应用的粉末状熔敷材料有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料等。
（1）镍基（Ni）合金粉末具有良好的润湿性和耐蚀性，高温自润滑作用和适当的价格，主要适用于要求局部耐磨、耐热腐蚀及抗热疲劳的构件；
（2）钴基（Co）合金粉末具有良好的高温性能和耐蚀耐磨性能,适用于要求耐磨、耐蚀及抗热疲劳的零件，如石化，电力，冶金等工业领域；
（3）铁基(Fe)合金粉末成本低且抗磨性能好，适应于要求局部耐磨且容易变形的零件，基体多为铸铁和低碳钢。
三、适合激光熔敷的行业
随着机械行业的不断发展，对工件的使用性能要求越来越高，并且部分工件价格昂贵，如失效之后直接报废，造成大量损失和浪费，而且重新制造费时费力，影响生产。
自20世纪80年代以来，激光熔覆技术得到了迅速的发展，已成为国内外激光表面改性研究的热点。激光熔敷技术具有很大的技术经济效益，广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海与航天和石油化工等领域。
以下简单介绍一下适合激光熔敷的行业。
（1）模具行业
模具常见的失效形式有：磨损，变形和断裂。模具行业的种类很多，工作状况复杂多样，而且模具材料也不尽相同，尤其大型复杂高精密模具，一旦失效之后再重新生产制造，不仅费时费力，而且费用较高。所以，对模具进行表面处理，提高使用寿命和对失效模具进行高效的修复，是很有经济价值的。
目前，在模具修复中，常用的表面技术是激光熔覆，采用激光熔覆技术对模具表面进行强化，根据熔敷的材料的不同，使用性能也不同，但修复后的模具，均有比原来模具更优异的表面硬度，耐磨性，红硬性和抗疲劳性。如Cr12模具钢经过激光熔敷技术修复后，硬度高，耐磨性好，提高了Cr12模具钢的使用寿命。
（2）航空航天行业
导致飞机结构失效的主要原因是腐蚀，磨损和疲劳破坏，为了防止在高温，高压，高速，重载、腐蚀介质等环境下工作的零件，因表面局部损坏而报废，提高零件的可靠性，延长使用寿命。目前，激光熔敷是经济效益较高的一种改变表面性能的技术。
现代飞机和发动机大量使用铝合金和钛合金，但铝合金的强度不高，使用时易产生塑性变性，而且耐磨性差；钛合金硬度低，耐磨性差。通过激光熔敷技术对铝合金和钛合金表面进行强化，解决了铝合金易塑性变性和钛合金耐磨性差的问题，如涡轮机叶片就采用激光熔敷技术修复，将叶片顶端修复到原来的高度，而且工艺简单，节省时间。
（3）还有汽车行业，石油行业：汽车行业如发动机的排气门的密封锥形面，齿轮轴等零件；石油行业如叶轮、大型转子的轴颈、轮盘、轴套等零件，都采用激光熔敷修复，不需要预热工件，就可以恢复部件的尺寸，而且后续加工量小，不产生冶金裂纹，硬度也是非常的坚固，修复的效果非常的好。
四、采用激光熔敷技术修复后的工件如何加工
通过激光熔敷修复后的工件获得较高的硬度，较好的耐磨性，但与此同时问题也出现了，如何加工到图纸要求尺寸，如何保证表面精度。采用激光熔敷修复后的工件表面不规整，由于硬质合金刀具不耐磨，陶瓷刀具易崩刀。故激光熔敷件一直是机械厂难加工的对象。直到华菱超硬（原河南超硬研究所）研制出CBN刀具BN-S20牌号，使加工激光熔敷工件不再是难题。
华菱超硬作为在业内以CBN刀具（CBN刀片）解决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业领域的各种零部件的车削、铣削等一系列加工。目前被广泛应用于高硬度材料，热处理后的高硬度工件，和其他难切削材料的零件领域，拥有众多被客户所信赖的刀具牌号。
华菱超硬CBN刀具BN-S20牌号加工激光熔敷工件的优势：硬度高，耐磨性好，抗冲击性强，可高速切削；不仅提高加工效率，而且降低加工成本。
以下简单介绍一下华菱超硬CBN刀具BN-S20牌号加工激光熔敷工件的案例。
五、华菱超硬CBN刀具BN-S20牌号加工激光熔敷工件液压支柱案例
华菱超硬CBN刀具BN-S20牌号加工激光熔敷工件液压支柱案例
加工零件：液压支柱
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
刀具牌号：BN-S20 CNMN120712
切削参数：ap=1mm，Fr=0,15mm/r，Vc=145mm。
加工方式：干式切削。
加工效果：华菱CBN刀具BN-S20牌号与硬质合金刀具相比，不仅提高加工提高，降低生产时间，节约加工成本，而且工件表面光洁度达到Ra0.4，刀具寿命长。
六、总结
随着机械制造业的迅速发展和工件成本的上升，机械制造业通过采用激光熔敷技术或者其他技术，使工件得到较好的表面性能，提高工件的使用寿命。但经过激光熔敷技术修复后的工件硬度高难加工，曾一度影响加工效率，但这对于刀具行业来说是一个好的机遇，只要研制出硬度高，耐磨性和抗冲击性良好的刀具材料或刀具牌号，不仅可以为公司获得较好的经济效益，而且进一步推动了中国机械制造业的发展。
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