再制造表面修复技术

?????????*????＊?????激光再制造技术

激光再制造技术是一种全新概念的先进修复技术，它集先进的激光熔覆加工工艺技术、激光熔覆材料技术和其它多种技术于一体，不仅可以使损伤的零部件恢复外形尺寸，还可以使其性能达到甚至超过新品的水平，是重大工程装备修复

表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光使之与基体表面薄层一起熔凝的方法，在材料表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，以改善工件表面性能的工艺。

激光再制造主要工艺流程

?电刷镀技术

电刷镀技术需要采用专用的直流电源设备，电源的正极连接镀笔作为刷镀时的阳极；电源的负极连接工件作为刷镀时的阴极。镀笔通常采用高纯度细石墨块作为阳极材料，石墨块外面包裹一层棉花和耐磨的涤棉套。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上移动，并保持适当的压力。在镀笔与工

件接触的部位，镀液中的金属离子在电场的作用下扩散到工件表面，并在表面获得电子被还原成金属原子，沉积结晶形成镀层，随着刷镀时间的增长，镀层增厚，从而达到镀覆及修复的目的。

?纳米电刷镀技术

纳米电刷镀技术是在传统电刷镀技术的基础上发展起来的先进表面工程技术，通过把具有特定性能的纳米颗粒加入到电刷镀液中，从而得到含有纳米颗粒的复合电刷镀溶液，在刷镀过程中，复合镀液中的纳米颗粒在电场力的作用下或在络合离子挟持作用下与金属离子共同沉积在基体表面，获得纳米颗粒弥散分布的复合电刷镀层，进而提高装备零件表面性能。

纳米电刷镀溶液的制备是纳米电刷镀技术的关键和基础。镀液制备的关键是要解决纳米颗粒在盐溶液中团聚这一重大难题。

高能机械化学法是一种能有效地将纳米陶瓷颗粒分散在金属基质溶液中的复合分散方法。

?纳米铜自修复技术

纳米铜自修复技术就是纳米铜粉作为润滑油添加剂时摩擦副出现“负磨损”现象形成的一种技术。

试验样品：铜粉颗粒直径20nm-80nm（0.5%质量），基础油为650SN。试验使用前用超声分散60min。

?激光熔覆技术

激光熔覆技术是指在被涂覆基体表面上，以不同的添料方式放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面薄层同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低，与基体金属成冶金结合的涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等工艺性能的方法。

目前，有些亟待解决的难题，如残余应力、变形和裂纹等。

?激光熔覆同步送粉技术

激光熔覆过程送粉方式：预置式和同步式。预置式是将熔覆材料在激光扫描前已沉积到基体表面，此方法难以满足制备全密度功能梯度材料、高柔性等诸多现代科技需求；同步式是在激光扫描基体表面同时将熔覆材料引入熔池，可克服预置式的不足。

同步送粉法分侧向送粉和同轴送粉。

（1）侧向送粉法是粉末流与激光束轴线之间存在一定夹角，即喷嘴置于激光束一侧。难题是扫描速度方向的变化会引起熔覆层形状与厚度的改变。

（2）同轴送粉法是粉末流与激光束都垂直于熔覆层表面，克服了侧向送粉的不足。实现方法有二，如下：

①典型同轴送粉。环形粉末流围绕垂直放置的单个激光束，并汇聚于粉末流焦点。粉末流有圆环锥形聚焦粉末流和对称聚焦粉末流。

②光内送粉。环形激光束围绕垂直放置的单个粉末流，并与粉末流相交。

光内送粉将真正消除扫描方向性问题，提高粉末流稳定性。光粉耦合不受光束离焦量影响，精度高，操作容易。通过适当调节粉斑直径和聚焦光斑直径，不仅可实现光斑略大于粉斑工艺，还能完成轮廓法熔覆过程，大大增加粉末利用率、改善熔覆质量。

?选择性激光熔化技术

再制造毛坯快速成型技术分为两大类：一是激光熔覆技术，包括直接金属沉淀成型、激光直接制造、激光工程化近净成型等；二是选择性激光熔化技术，其成型过程与选择性激光烧结技术的成型过程相似，不过更难控制。

选择性激光熔化技术：首先由零件3D CAD模型保存为STL格式文件，应用软件对模型以一定层厚切片并生成每层扫描数据。采用中小功率光纤或半导体泵浦YAG激光器，按照每层的扫描数据控制激光束对所选择区域的粉末进行熔化，其它部位未熔化粉末作为支撑。没加工完一层，加工平面就下降一个层厚高度，由铺粉系统把粉末均匀地铺置到加工区域，接着进行下一层成型。如此反复而形成出所需要的零件。

优点：

1、能直接制成终端金属产品，无需后处理或只要进行简单处理，缩短了制造周期。

2、能得到均匀细小微观组织的零件，致密度几乎能达到100%，其机械性能与锻造零件相当。

3、适合各种复杂形状的零件，尤其适合内部有复杂异形结构（如空腔、三维网格）而用传统方法无法制造的复杂零件。

?基于等离子弧三维熔覆技术

基于等离子弧三维熔覆快速成型方法是利用原有废旧的零件作为再制造零件毛坯原料，根据离散/堆积原理，利用CAD零件模型所确定的几何信息，采用等离子三维熔覆技术进行金属的熔融堆积，快熟成型。

工作原理：首先将三维CAD模型进行分层处理。接着将分层数据传输给成型机，利用等离子弧熔化合金粉末，焊枪和送粉系统根据单层的成型数据和材料需求，在计算机系统控制、进步电机驱动XYZ轴三维运动下，对成型路径精确定位，按当前层层面几何形状进行扫描熔覆。没完成一层熔覆后，焊枪上升一个位距（层厚0.5-1mm），如此逐层熔覆最终实现金属零件的直接精密成型。

?超音速喷涂技术

超音速电弧喷涂技术：燃烧于丝材端部的电弧将均匀送进的丝材熔化，经拉法尔喷嘴加速后的超音速气流将熔化的丝材雾化为粒度细小、分布均匀的粒子，喷向工件形成涂层。

特点：以提高粒子速度为出发点，采用拉法尔喷嘴，改善了喷枪的雾化效果，超音速粒子制备的涂层结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低，涂层质量接近离子喷涂水平。

多功能超音速火焰喷涂技术：①利用煤油为燃料，氧气和压缩空气为助燃剂，控制系统将煤油和氧气以一定的流量输送到喷枪，经高性能雾化喷嘴雾化混合成可燃混合气后喷入喷枪燃烧室，混合气经火花塞点火燃烧后形成高温高压的燃气，通过拉法尔喷嘴将其加速到超音速。②送粉系统将喷涂粉末从拉法尔喷嘴的低压区送入超音速射流。经射流加温加速后从喷枪喷出，高速喷向工件表面形成涂层。