玻璃磨具激光熔覆加工是一種新型加工技術(shù)，其原理是用高能激光束照射玻璃磨具表面，使表面快速熔化，形成一層高硬度層。涂層以提高其耐磨性、耐腐蝕性和耐高溫性。







　　一、玻璃磨具激光熔覆加工原理

　　玻璃磨具激光熔覆加工的原理是利用高能激光束照射玻璃磨具表面，使表面快速熔化，形成一層高硬度涂層，提高其耐磨、耐腐蝕、耐高溫性能。激光熔覆過(guò)程中，高能激光束聚焦在玻璃磨具表面，使表面材料快速熔化并形成液池，同時(shí)添加碳化物、氮化物等高硬度涂層材料，增強(qiáng)涂層硬度。和耐磨性。在激光束的作用下，液池中的涂層材料迅速冷卻并結(jié)晶，形成高硬度涂層。







　　二、玻璃磨具激光熔覆加工特點(diǎn)

　　1、：玻璃磨具激光熔覆加工采用高能激光束，可以快速地熔化材料并形成涂層，大大縮短了所需的加工時(shí)間。

　　2、高硬度：通過(guò)添加高硬度涂層材料，使玻璃磨具激光熔覆形成的涂層具有高硬度，可顯著提高玻璃磨具的耐磨性。

　　3、耐腐蝕性強(qiáng)：涂層材料具有良好的耐腐蝕性，可以保護(hù)玻璃磨具表面免受腐蝕損壞。

　　4、耐高溫性好：由于鍍膜材料具有良好的耐高溫性，可以保護(hù)玻璃磨具在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性。

　　5、適用范圍廣：玻璃磨具激光熔覆加工適用于各種類型的玻璃磨具，如平板玻璃、曲面玻璃等。







　　三、激光熔覆加工玻璃磨具的應(yīng)用

　　玻璃磨具激光熔覆加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于光學(xué)、汽車、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，下面介紹幾個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例。

　　1、光學(xué)領(lǐng)域：在光學(xué)領(lǐng)域，玻璃是常用的材料之一，但它容易磨損、腐蝕。采用玻璃磨料激光熔覆加工技術(shù)可以顯著提高玻璃的耐磨性和耐腐蝕性，延長(zhǎng)其使用壽命。

　　2、汽車領(lǐng)域：汽車玻璃在使用過(guò)程中容易受到環(huán)境污染和摩擦損壞，采用玻璃磨具激光熔覆加工技術(shù)可以增強(qiáng)汽車玻璃的耐磨性和耐腐蝕性，提高其可靠性和安全性。

　　3、航空航天領(lǐng)域：在航空航天領(lǐng)域，高溫、高壓、高速等極端環(huán)境下使用的玻璃材料需要有更高的性能要求。采用玻璃磨具激光熔覆加工技術(shù)，可以增強(qiáng)玻璃材料的耐高溫、耐腐蝕、耐磨性能，提高其穩(wěn)定性和可靠性。







　　四、激光熔覆加工玻璃磨具的發(fā)展前景

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，玻璃磨具激光熔覆加工技術(shù)將不斷進(jìn)步和完善。未來(lái)，該技術(shù)將在以下幾個(gè)方面得到進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用：

　　1、設(shè)備研發(fā)：進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、穩(wěn)定的玻璃磨料激光熔覆加工設(shè)備，提高設(shè)備的加工速度和可靠性。

　　2、材料創(chuàng)新：不斷探索硬度高、耐腐蝕性強(qiáng)的新型涂層材料，滿足不同領(lǐng)域的需求。

　　3、工藝優(yōu)化：優(yōu)化玻璃磨具激光熔覆工藝，提高鍍層的均勻性和致密性，降低缺陷率。

　　4、應(yīng)用拓展：將玻璃磨具激光熔覆加工技術(shù)應(yīng)用到更多領(lǐng)域，如電子、能源等領(lǐng)域，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更廣闊的空間。

激光熔覆技術(shù)的特點(diǎn)：

　　1、涂層結(jié)構(gòu)均勻、細(xì)化、缺陷率低；

　　2、涂層硬度高，可達(dá)50~62HRC，具有優(yōu)良的耐磨性和耐腐蝕性；

　　3、涂層與基體之間存在冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高；

　　4、根據(jù)不同情況，涂層厚度可達(dá)0~10mm；

　　5、涂層材料可以是金屬和合金，也可以是金屬陶瓷；

　　6、基材為各類鋼和鑄鐵，也可以是其他金屬和合金材料；

　　7、可形成由基層、中層、外層組成的成分和硬度梯度涂層；

　　8、基材熱影響區(qū)小，熱變形小；

激光熔覆技術(shù)可以優(yōu)化資源配置,節(jié)約貴重、稀有金屬材料,降低能源消耗,節(jié)省資金。激光熔覆修復(fù)技術(shù)、,有很強(qiáng)的保護(hù)環(huán)境的作用，屬于綠色再制造工程。國(guó)盛激光是一家從事自動(dòng)化激光熔覆設(shè)備、高速激光熔覆設(shè)備、激光淬火設(shè)備、激光焊接設(shè)備、3D打印設(shè)備的研發(fā)、制造、銷售于一體的高新技術(shù)企業(yè)。

　　國(guó)盛激光研發(fā)的高速激光熔覆的功率密度是常規(guī)激光熔覆的5-10倍，現(xiàn)又研發(fā)出的移動(dòng)式激光熔覆設(shè)備，避免了異地拆卸、運(yùn)輸、維修、安裝的過(guò)程，節(jié)省了勞動(dòng)強(qiáng)度和維修工人的時(shí)間，減少了企業(yè)的停機(jī)時(shí)間，避免了更換新零件和運(yùn)輸?shù)某杀?研發(fā)出的八軸聯(lián)動(dòng)激光熔覆設(shè)備，根據(jù)客戶應(yīng)用場(chǎng)景可配置不同規(guī)格的機(jī)器人，同時(shí)選配變位機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)、滑臺(tái)以適應(yīng)不同加工類型工件的激光熔覆加工及表面處理。

九十年代初，激光再制造技術(shù)出現(xiàn)成為科研的熱門，大部分都專注于它的研究。隨著再制造理念逐漸被社會(huì)接受和技術(shù)的不斷長(zhǎng)進(jìn)，我國(guó)再制造工業(yè)己取得較大的成就，工業(yè)規(guī)劃不斷擴(kuò)大，覆蓋行業(yè)層面更為廣闊，智能程度越來(lái)越高，成為近年來(lái)激光加工技術(shù)的一個(gè)新亮點(diǎn)。

　　現(xiàn)在，我國(guó)已進(jìn)入汽車、工程機(jī)械和車床作廢置換的高峰期，再制造工業(yè)開(kāi)展面臨可貴機(jī)會(huì)，潛力非常大。激光再制造技術(shù)已根本成熟，這樣就是一個(gè)激光再制造的智能商場(chǎng)正撲面而來(lái)。

　　激光再制造技術(shù)是近年來(lái)新式的一種技術(shù)方式，他以激光熔覆、激光淬火、激光表面合金化技術(shù)為主，依據(jù)修復(fù)零部件的受損使其達(dá)到受損前或比受損前更好的功能。

　　激光熔覆為激光再制造技術(shù)。激光熔覆運(yùn)用高能激光束作為熱源，通過(guò)金屬及焊材的迅速熔化、擴(kuò)展和冷卻，構(gòu)成一種具有特別功用的表層，這種表層一般具有耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等功用，激光熔覆的優(yōu)勢(shì)在于熔覆層與基體是冶金結(jié)合，基體熱影響區(qū)極小，加工和熱變形小，對(duì)孔洞、攙雜、裂紋等缺陷控制較好。







　　激光淬火是運(yùn)用聚焦后(或通過(guò)光束整形)的激光束加熱于金屬表面使其產(chǎn)生馬氏體相變構(gòu)成馬氏體淬硬層的進(jìn)程，通過(guò)激光淬火加工后工件表面粗糙度根本不變，不需要后續(xù)機(jī)械加工就可以滿足實(shí)踐工況的需求;







　　激光合金化則通過(guò)激光參與將合金粉末與基體材料相作用構(gòu)成一種新相的表面處理辦法。

　　激光加工技術(shù)在再制造業(yè)中的運(yùn)用與在其他制造業(yè)中的運(yùn)用相同，有著其他加工技術(shù)不可代替的好處。激光加工用于再制造業(yè)是由相變硬化開(kāi)展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂層開(kāi)展到復(fù)合涂層及陶瓷涂層，然后使得激光表面改性技術(shù)成為再制造的一項(xiàng)重要手法。

　　激光再制造技術(shù)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)再制造技術(shù)在可批改材料及批改零件形狀等方面的約束，打破了再制造技術(shù)的局限性，選用激光再制造技術(shù)批改高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速渦輪動(dòng)力機(jī)械零部件，已先后被石化、電力、煤炭、冶金、轎車等十幾個(gè)行業(yè)認(rèn)可及應(yīng)用。

激光熔覆是一種對(duì)基材的表面改性技術(shù)。通過(guò)預(yù)先設(shè)定熔覆路徑，利用激光輻照，使熔覆材料與基體表層快速熔化成激光所經(jīng)過(guò)的熔池，然后快速凝固成冶金結(jié)合、低稀釋的熔覆層，因此即對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行原位修復(fù)，或熔覆工藝，以提高原基材表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能。

　　與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，激光熔覆技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

　　1、熔覆層與基體能形成冶金結(jié)合;

　　2、基體受到的熱影響小，不易變形;

　　3、熔覆層的稀釋率低，節(jié)約昂貴的熔覆材料;

　　4、熔覆層的厚度大小可以控制;

　　5、可以修復(fù)零部件的特定部位及其他方法難以處理的部位。

　　在對(duì)農(nóng)機(jī)零部件進(jìn)行熔覆和修復(fù)之前，需要對(duì)農(nóng)機(jī)零部件的表面進(jìn)行預(yù)處理。由于農(nóng)機(jī)工作環(huán)境惡劣，農(nóng)機(jī)零部件表面常常覆蓋有土壤、油污、水、化肥、農(nóng)藥、鐵銹、氧化層等，因此與其他領(lǐng)域相比，零部件的修復(fù)工作更多復(fù)雜的。對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械的零部件，一般的操作是用水沖洗掉接觸土壤的部件表面的污垢。如果破損表面污垢比較牢固，可以采用激光清洗的方法清理。之后，用砂紙打磨待熔覆表面，并用丙酮清洗，避免激光熔覆時(shí)表面污漬進(jìn)入熔覆層，造成缺陷，影響熔覆層的質(zhì)量和性能。

軋輥是使(軋材)金屬產(chǎn)生塑性變形的工具，是決定軋機(jī)效率和軋材質(zhì)量的重要大型消耗性部件。軋輥失效的普遍原因是早期磨損失效。目前，軋輥由于磨損需要修復(fù)時(shí)多采用車削或磨削等“補(bǔ)救措施”修正輥型。采用激光熔覆修復(fù)軋輥表面已成為延長(zhǎng)軋輥壽命的一個(gè)主要發(fā)展方向和途徑。該技術(shù)不僅可以修復(fù)軋輥，而且可以提高軋輥的耐磨性，延長(zhǎng)軋輥的使用壽命，改善鋼材的表面質(zhì)量。

　　而造成輥壓機(jī)軸磨損的主要原因如下：

　　1、輥壓機(jī)物料粒度的控制不力；

　　2、輥壓機(jī)密封失效，造成軸承載荷增大；

　　3、軸承疲勞運(yùn)行，造成軸承游隙偏大；

　　4、壓盤預(yù)緊力不足；

　　5、冷卻銅管頻繁堵塞或設(shè)計(jì)過(guò)細(xì)；

　　6、沒(méi)有定期清除穩(wěn)流倉(cāng)物料，排除富集金屬物，使設(shè)備頻繁過(guò)載調(diào)停影響軸承壽命；

　　7、液壓系統(tǒng)隱患輥縫長(zhǎng)期偏差現(xiàn)象嚴(yán)重。

　　通常軸類零件主要失效的原因有軸變形、軸斷裂、軸表面失效。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、各種傳動(dòng)軸等軸類零件的破壞主要是以磨損為主的。其中軸變形、軸斷裂是不可以修復(fù)的，而以磨損為主的表面失效是可以修復(fù)的。采用大功率激光熔覆修復(fù)技術(shù)，可在軸類零件表面失效的部分，激光熔覆一層鐵基合金材料，使得熔覆合金層的零件表面有良好的機(jī)械性能，將報(bào)廢的零件再次使用。

目前，國(guó)內(nèi)激光熔覆領(lǐng)域存在這樣的情況。新工藝不斷在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，但沒(méi)有平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用驗(yàn)證。工廠企業(yè)激光熔覆工藝更新緩慢，沒(méi)有科研力量做后盾。這種產(chǎn)學(xué)研脫節(jié)嚴(yán)重制約了我國(guó)激光熔覆行業(yè)的發(fā)展。

　　激光熔覆的成本一直是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。設(shè)備投入、研發(fā)投入、人員成本、粉末成本等。激光熔覆產(chǎn)品價(jià)格高與大多數(shù)激光加工企業(yè)規(guī)模大、成本高、單件產(chǎn)品加工成本高有很大關(guān)系。一兩臺(tái)設(shè)備加工效率低，無(wú)法應(yīng)對(duì)大規(guī)模加工。十幾臺(tái)設(shè)備加工，但設(shè)備初期投資太大，沒(méi)有工作量時(shí)大量設(shè)備閑置，普通企業(yè)承受不起。

　　激光熔覆合金粉末的成本是除設(shè)備成本外的另一大成本支出。對(duì)于小規(guī)模生產(chǎn)，粉末制造和采購(gòu)成本占產(chǎn)品成本的很大一部分。只有大量采購(gòu)和使用，才能降低產(chǎn)品的整體成本。同時(shí)，由于激光熔覆后的各種機(jī)械工藝，實(shí)際熔覆層并不具備初始熔覆層的厚度，因此提高后續(xù)加工精度，降低初始熔覆層厚度成為降低成本的必然.

激光熔覆與激光合金化的兩個(gè)過(guò)程類似，但有本質(zhì)區(qū)別，主要區(qū)別如下：

　　1、激光熔覆過(guò)程中，熔覆材料完全熔化，基體熔層極薄，因此對(duì)熔覆層成分的影響極小，而激光合金化是在表面熔合中加入合金元素基體層，目的是在基體的基礎(chǔ)上形成新的合金層。

　　2、 從本質(zhì)上講，激光熔覆不是利用基體表面的熔融金屬作為溶劑，而是將單配置的合金粉末熔化，使其成為熔覆層的主體合金，同時(shí)形成一層薄薄的基底合金層也熔化，與其形成冶金結(jié)合。

　　激光熔覆技術(shù)制備新材料是極端條件下失效零件修復(fù)再制造和金屬零件直接制造的重要基礎(chǔ)，受到了科學(xué)界和企業(yè)的高度重視。

一、激光熔覆工藝兩步法(默認(rèn)方法)

　　這種方法是在進(jìn)行激光熔覆工藝之前，將熔覆材料放置在工作表面上，然后用激光將其熔化和凝結(jié)形成熔覆層。

　　預(yù)置覆層材料的方法有：

　　1、預(yù)涂：一般用手涂經(jīng)濟(jì)方便。工件表面干燥后，進(jìn)行激光熔覆。但這種方法生產(chǎn)效率低，熔覆層厚度不一致，不適合大批量生產(chǎn)。

　　2、預(yù)置片：在熔覆材料的粉末中加入少量粘結(jié)劑，模壓成片狀，放在工件需要熔覆的部位，然后進(jìn)行激光處理。這種方法粉末利用率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于一些深孔零件，如小直徑閥體。使用這種方法可以獲得的涂層。


　　二、激光熔覆工藝一步法(同步法)

　　這是在激光束照射工件的同時(shí)，將熔覆材料送到激光活性區(qū)的過(guò)程。有兩種方法：

　　1、同步送粉法：采用特殊的噴射送粉裝置，將單一或混合粉末送入熔池，通過(guò)控制送粉量和激光掃描速度來(lái)調(diào)節(jié)熔覆層厚度。由于松散粉末對(duì)激光的吸收率大，熱，可以獲得比其他方法更厚的熔覆層，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

　　2、同步送絲法：該方法的工藝原理與同步送粉法相同，只是將包覆材料預(yù)先加工成絲或填充絲。這種方法方便，不浪費(fèi)材料，更容易熔覆層成分的均勻性，特別是當(dāng)熔覆層為復(fù)合材料時(shí)，熔覆層的質(zhì)量不會(huì)因成分的不同而受到影響.粉末比重或粒徑，通過(guò)線材預(yù)熱精細(xì)處理，可提高熔覆率。但線材表面光滑，對(duì)激光的反射強(qiáng)，激光的利用率比較低;另外，線材制造工藝復(fù)雜，品種規(guī)格少。