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Case introduction

案例詳情

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行業應用

超高速激光熔覆修復服務

超高速激光熔覆技術起源于德國弗勞恩霍夫激光技術研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德國弗勞恩霍夫應用促進協會年度科學技術獎勵大會中，超高速激光熔覆技術榮獲了Fraunhofer科技創新獎。傳統的電鍍硬鉻技術普遍使用的三氧化鉻（CrO3），又稱六價鉻（Cr6+），連同其他有鉻成分的物質被歐盟委員會于2013 年定義為對人體有害物質

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超高速激光熔覆技術起源于德國弗勞恩霍夫激光技術研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德國弗勞恩霍夫應用促進協會年度科學技術獎勵大會中，超高速激光熔覆技術榮獲了Fraunhofer科技創新獎。傳統的電鍍硬鉻技術普遍使用的三氧化鉻（CrO3），又稱六價鉻（Cr6+），連同其他有鉻成分的物質被歐盟委員會于2013 年定義為對人體有害物質

高效環保的表面涂層技術——超高速激光熔覆技術替代電鍍

01 技術背景介紹

超高速激光熔覆技術起源于德國弗勞恩霍夫激光技術研究所（Fraunhofer ILT），在2017年德國弗勞恩霍夫應用促進協會年度科學技術獎勵大會中，超高速激光熔覆技術榮獲了Fraunhofer科技創新獎。傳統的電鍍硬鉻技術普遍使用的三氧化鉻（CrO₃），又稱六價鉻（Cr⁶⁺），連同其他有鉻成分的物質被歐盟委員會于2013 年定義為對人體有害物質，由此便迫切需要另一種工藝來替代鍍硬鉻。在我國，近年來傳統電鍍工藝給企業帶來極大的環保壓力， 2016年，工業和信息化部和環境保護部關于印發《水污染防治重點行業清潔生產技術推行方案》，明確建議了激光熔覆技術在取代電鍍方面的應用。

超高速激光熔覆技術完成的熔覆涂層冶金質量高、稀釋率低、變形小、表面光潔度高，屬于先進環保的再制造加工技術，在工業再制造領域能極大地減少企業的后續機加工成本，能有效延長產品使用周期，為企業節省大量后期維修費用。和傳統的熔覆激光技術相比，超高速激光熔覆技術的工作效率要快上百倍。普通的激光熔覆技術速率是0.5—2 米/分鐘，而超高速激光熔覆技術可達到50—200 米/分鐘，鍍層速度至少提高了100 倍。超過1平方米/小時的涂層高效率可以使激光熔覆的成本降低到與鍍硬鉻成本相當。超高速激光熔覆技術的另一個優點是：目前可以在零件表面制備大規模的不同成分涂層，這將有可能生產出在生命周期內不會磨損的創新零件。

圖1.應用于煤礦液壓立柱表面強化

現有涂層技術比較

分類	電鍍鉻	等離子體噴涂	火焰超音速噴涂	傳統激光熔覆	超高速激光熔覆
材料	鉻	合金粉末	合金粉末	合金粉末	合金粉末
厚度	<0.1	3-4	0.1-0.4	1-2	0.02-0.40
硬度	>700	Cr-Fe 300	WC-Cr涂層>1000	Cr-Fe 500-600	Cr-Fe 500-600
耐磨性	較差	良好	良好	良好	良好
與母材結合	物理結合	冶金結合	冶金結合	冶金結合	冶金結合
基材熱輸入	無	大	較小	較小	很小
環保性	差	較好	較差	好	好
使用壽命（年）	1-1.5	2-3	2-3	>5	>3
生產成本	低	中	中	高	低

*鍍鉻表面的高硬度沒有實質作用．是工藝過程自然形成的特點。

02 輝銳超高速熔覆設備

輝銳公司在全部國產化設備基礎上，自主研發的激光超高速熔覆技術取得了突破性進展。超高速熔覆屬于先進環保的再制造加工技術，針對替代鍍硬鉻軸類件，輝銳公司已成功開發了超高速熔覆設備和工藝方法，該設備可實現車削熔覆一體化加工。

輝銳研發的車削與超高速熔覆相結合的混合制造可以充分發揮效率優勢，使零件在一次裝夾定位后，增材與減材多種工藝結合一次加工出成品，避免了因重新定位產生的不必要的同軸度、圓跳動誤差，大幅提高涂層的質量和生產效率。

圖2 車削熔覆一體復合加工設備

設備參數

激光器	?國產固體激光器
運動機構	5軸數控
最大可回轉直徑	640mm
加工長度	2.5m
重復定位精度	0.012mm
可實現層厚	50–800μm
沉積效率	可達500cm²/min
基材稀釋率	<1%