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激光熔覆装备助力盾构机再制造


编辑:2021-08-31 11:38:18

激光熔覆装备助力盾构机再制造


  激光熔覆技术是一种表面改性技术,在需要修复或者强化的基体表面添加熔覆粉末材料,然后利用激光的高能量,使粉末与基体形成冶金结合,形成具有耐磨、耐腐蚀、抗氧化或具有电器特性等特点的熔覆层,从而实现基本修复或表面改性,提高零部件的使用寿命。

激光熔覆的优点

(1)冷却过程属于快速凝固,冷却速度高达106K/s,容易得到细晶组织或产生平衡态无法得到的新相,如非稳相、非晶态等;

(2)涂层稀释率低(-般小于5%),与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,涂层成分和稀释率可控;

(3)热输入和畸变较小,尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形可降低到零件的装配公差内;

(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)熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm

(6)能进行选区熔敷,材料消耗少,性价比高;

(7)工艺过程易于实现自动化,适合常见易损件的磨损修复。

 

 

 轴类零部件激光熔覆前后对比

      基于上述优点,激光熔覆技术已越来越多的应用到工业领域中,包括煤炭、石油、电力、铁路、汽车、航空、等行业。

 

 

激光熔覆技术一般工艺流程如下图所示

 

 

      盾构机作为一种隧道掘进的专用工程机械,需要根据不同的工程地质情况进行量身定制,价格极高,每台售价根据不同规格一般在2000~8000万元,硬岩挖掘机与过江过海隧道用泥水平衡式盾构机售价甚至高达1亿~2亿元,盾构机直径越大,售价越高。而按隧道掘进里程计算,盾构机设计使用寿命一般为6~10km。根据行业规定,达到设计使用寿命的盾构机必须做报废处理。因此,因盾构机报废会引起巨大的浪费。

      据有关资料统计,自2013年,我国盾构机达到设计使用寿命的情况开始进入高发期,每年有25%~30%的盾构机达到设计使用寿命而面临报废和淘汰。这样不仅会损失大量资金、耗费大量资源,而且还要对报废盾构机的钢材等金属材料进行回收和处理,不可避免地又一次对环境造成污染。而再制造技术的兴起,为这一问题提供了解决方案。

 

 

       由于工况的严苛,盾构机很多零部件均面临长时间高强度的磨损及腐蚀,盾构的刀具磨损问题己成为影响盾构施工质量和进度的一个关键因素,刀具更换复杂困难、成本高,进货周期很长,不但影响了整个工程的质量,也会拖延工期。而激光熔覆技术在修复磨损零部件,提高其耐磨性能,耐腐蚀性能方面有着独特的优势,下图为盾构机用滚刀磨损后及修复后形貌,经修复及机加工后,滚刀表面熔覆高硬度高耐磨性涂层,可有效提高滚刀使用寿命。

 

 

熔覆后 除滚轮外,盾构机其他易磨损零部件均可用激光熔覆技术进行尺寸修复及寿命延长。

 

 

      十三五期间,我国城市基础设施建设步伐将进一步加快,其中城市轨道交通、地下综合管廊等城市地下空间的开发建设规模也将继续增加,盾构机使用量以及每年达到设计使用寿命的盾构机也会逐年增多,这也为激光熔覆技术在盾构机再制造领域的应用提供了良好的机会。

      山东镭研激光科技有限公司致力于激光熔覆技术产业化应用与推广,为客户提供应用技术服务,包括设备配置、粉末材料选型、工艺过程控制、技术支持和升级服务等。公司秉承“风掣雷行,研精致思”的做事态度,致力于建设国内知名的高端激光熔覆装备制造基地和激光熔覆加工服务示范基地,推动绿色制造升级!


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