摘要：LASER（激光）lightamplificationbystimulatedemissionofradiation通过受激辐射实现光的放大。近年来，随着大功率、高性能激光加工装备的不断涌现，与增材制造技术密切相关的激光熔覆技术日益一起国内外等发达国家的高度重视，并在各个行业得到快速的发展，激光熔覆技术可以应用于制造、修复及再制造等，运用激光熔覆使工件表面的物理性能显著改善，延长了工件的使用寿命并降低了使用成本。超音速喷涂SupersonicspeedSpray，利用热源将合金粉末在高速条件下进行物理变化及喷吹，借助热源的动力使熔融的材料附着到待修复基体的表面，将熔融的合金粉末高速喷涂并与基体表面结合，实现喷涂涂层的多功能覆盖。
关键词：激光熔覆、超音速喷涂、表面处理
一、激光熔覆表面再制造技术
（一）激光再制造技术的概述
激光作为一种包含很高能量、非直接接触的热源进入工业领域进行迅速的发展，解决了较多常规作业方法所不能及时解决的问题，进而明显的提高了生产节奏效率、保证了加工基体的质量及延长了修复部件的使用寿命，激光熔覆再制造技术以激光熔覆技术为基础，采用激光作为热源结合计算机机器人辅助设计进行再制造，解决了很多传统技术不能解决的技术问题。1、预置式方法激光熔覆作业预置式方法激光熔覆是将熔覆所需的材料先放置在基材表面需要待熔覆的工件部位，然后采用激光辐照进行熔覆，熔覆材料以气体为动力带动粉末的形式进行送粉，目前主要用于轴类、阀门、弧面、特殊性能的平面修复。其修复后的强度基本与原强度一样，修复费用远远低于重置价格。预置式方法激光熔覆工艺作业的主要工艺流程为：对工件基材激光熔覆表面进行预处理---提前放置熔覆粉末材料---进行预热处理---激光熔覆熔化结合---后热处理。2、同步式方法激光熔覆作业同步式方法则是将激光熔覆所需的材料直接送入激光光束作业区域中，促使材料送粉和激光熔覆同时完成，熔覆的材料主要也是以粉末为主的形式进行送粉。目前主要应用在轴类、轴承位、精度较高的平面及圆弧面修复，其修复后的强度基本与原强度一样，修复费用远远低于重置价格。同步式激光熔覆作业的主要工艺流程为：对基材激光熔覆表面进行预处理---同步送料激光熔覆---后热处理。
（二）激光熔覆技术的性能特点
激光作为相干光，具有多种特性，包含单色性、亮度高、方向性强、相干性好及产生的能量高度集中。光的本质就是一种电磁波的辐射，对于电磁波辐射相干长度越长产生的光谱线宽度就越窄，颜色越单纯光的单色性就越好，由于激光能进行能量的高度集中，激光器均能产生较高的激光能量，所以一些航空行业、军事行业及医疗行业采用激光进行修复及再制造等部件的生产作业。（1）激光加工过程中熔层在0.05～0.1mm区间且可以合理控制。对基体产生的热影响区相对极小。（2）熔覆层及基材组织致密，晶体细小无气孔、夹杂及其它缺陷。（3）激光熔覆加工过程中工件基体温度上升一般情况下不会超过80℃，后续加工基本无变形。（4）激光熔覆层与基体为冶金结合,结合强度不低于原基体材料的90%。（5）激光熔覆后打底层具有与基体具有强度高等特点，面层具有耐机械磨损和化学耐腐蚀等特性。（6）激光熔覆硬化处理后的工件表面硬度高,比常规淬火要高15%～20%,可获得极细的硬化组织,耐磨性得到提高。（7）激光加热速度快,热影响区小,淬火应力及变形小,表面光洁度高。
（三）激光熔覆在冶金行业的应用
激光再制造技术在现代钢铁行业中主要应用包括激光熔覆、激光相变硬化、激光合金化等。在冶金行业激光熔覆可运用于很多方面，例如轧机的辊架牌坊、减速机轴承箱体、减速机轴及各类轧辊扁接头等等。钢铁行业启停机对设备具有影响且为了保证产量最大化，由于生产产品的特殊性，生产线长时间进行运转的过程中连接部位及传动设备在高强度的钢板冲击及摩擦下极容易造成损耗，而以往的现场堆焊修复只能起到暂时修复的作用并不能完全恢复及延长设备部件使用周期。通过激光熔覆的设备备件能恢复备件至最佳状态，通过去除疲劳层防止直接激光熔覆或者手工堆焊造成设备部件基体存在缺陷及气孔影响强度及耐磨度，在去除的疲劳层进行激光熔覆作业，在保护气体的作用下进行粉末输送，将高硬度的合金粉末进行激光高温熔融，熔融的合金粉末与修复件基体进行充分结合，再将激光熔覆后的修复表面进行车削处理并保留最低下限，去除表面氧化层恢复基体尺寸至工艺及图纸要求。通过激光熔覆及车削后的修复基体能恢复备件到最佳状态并保证硬度及耐磨性，由于激光熔覆的粉末细腻度较高所以修复后的表面表现也非常完美。
二、超音速喷涂表面技术
（一）超音速喷涂技术概述
超音速喷涂是一种新型的表面热喷涂处理技术，主要是利用某种可燃性的气体燃料或某种可燃性液体燃料（如航空煤油）等和作为助燃性的气体（氧气）结合，在高压力工作环境下的燃烧室中被引燃，进行剧烈燃烧从而膨胀的燃烧气体受到喷枪喷嘴的约束及压缩进而形成超音速的火焰束流进行表面喷涂。被喷涂的粉末沿喷枪的燃烧室轴心送粉输入，并在燃烧室的火焰中被加热并通过加速过程产生较高的速度喷出覆盖在修复基体，喷涂工艺采用高温热源，使粉末材料熔化，高速喷涂到工作表面，形成具有特殊性能涂层的工艺。超音速喷涂已成为热喷涂技术的主流发展方向，目前在国内外已经渗透到机械、石油化工、冶金、航空航天、电力等部门。此外，超音速火焰喷涂技术还广泛应用于其他工业领域。在钢铁行业中的各种工艺辊上的耐磨涂层；连退产线上的辊耐高温且耐磨损涂层；镀锌生产线所涉及到的各种张力辊等。
（二）喷涂再制造技术的性能特点
（1）应用热喷涂工艺，可以针对材料机件表面性能不同要求，采用相应的材料，使喷涂后的机件表面性能发生大的转变。（2）可使工件获得极好的耐磨耐腐、耐热隔热，绝缘等基材不具备的特性，延长使用寿命数倍至数四-五倍以上。（3）由于工件获得优越使用性能，可节省材料及零配件库存量，大大降低停机率，提高经济效益。（4）粉末粒子的飞行速度高，冲击能量大，可形成致密的、结合强度高高质量涂层。（5）合金粉末在燃烧室中通过火焰过程中停留及加热的时间较短，合金粉末材料的相变、氧化和分解等变化受到了一定的抑制。（6）喷涂距离调节范围大而不影响喷涂层质量。（7）涂层具有极低的氧化物含量，高温抗腐蚀和抗裂性能好。
（三）超音速喷涂在冶金行业的应用
超音速喷涂应用在冶金、电力、航空航天及石油化工等众多工业行业，钢铁及其它冶金行业加工中的各种工艺辊；钢铁表面技术处理生产线的各种作业辊的耐磨、耐蚀和抗积瘤等涂层。在钢铁冶金行业辊类应用在镀锌等产线，包括张力辊、纠偏辊、活套辊、塔顶辊及沉没稳定辊等。由于产线高速运转，高速的带钢通过辊子对辊子的表面造成影响，经过一段周期的运行辊面涂层或者基体会发生变化对辊面损耗也较大，所以对带钢通过的辊道要求较高。喷涂层厚度、表面光洁度及辊面硬度都能影响生产过程中带钢的状态，所以高标准的超音速喷涂工艺被广泛应用，为保证质量及提高人员劳效进行工艺固化越来越引起行业作业人员的关注，针对不同基体的工艺及要求也不近相同，针对不同或者同样产品进行工艺及参数固化越发显的则极为重要。
参考文献:
[1]宋建丽,李永堂,邓琦林,等.激光熔覆成形技术的研究进展[J].机械工程学报,2010(14):33-43.
作者:杨文岳 单位:河钢唐钢检修公司
