西安国盛激光科技有限公司
第3年
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第3年
来源：西安国盛激光科技有限公司 时间：2024-10-14 13:58:07 [举报]
油田的工作条件比较恶劣。许多金属零件长期在重负荷下工作，伴随着腐蚀、摩擦和磨损，导致其过早失效。缩短其使用寿命。停产检查、更换新件，不仅增加材料成本，而且影响油田生产，造成多方面损失。油田许多金属零件摩擦副的磨损间隙都在近毫米量级。但常规表面技术的处理层较薄，导致磨损件表面修复困难，限制了这些技术的应用范围。
激光熔覆技术作为一种新型的表面工程技术，已经在许多领域得到了广泛的应用。在油田中，激光熔覆主要应用于石油钻杆、抽油杆、石油管道等方面。下面我们将分别介绍这些应用。
1、石油钻杆
石油钻杆是石油钻井作业中钻遇地层的重要工具之一。由于钻杆在井下受到冲击、摩擦和腐蚀，其表面容易出现裂纹、磨损和腐蚀等问题，严重影响钻井作业的安全和效率。了解决这一问题，激光熔覆技术被广泛应用于石油钻杆的表面强化与修复。
通过激光熔覆技术，在钻杆表面形成一层硬度高、耐腐蚀、耐磨损、耐高温的涂层，可显著提高钻杆的性和使用效率。同时，激光熔覆技术还可以修复钻杆表面的损伤，延长钻杆的使用寿命，降低更换成本。
2、抽油杆
抽油杆是油田采油的重要工具之一。由于长期受到来自地下原油的腐蚀和摩擦，抽油杆容易出现磨损、裂纹、变形等问题，严重影响了原油的开采和提率。为了解决这一问题，激光熔覆技术被广泛应用于抽油杆的表面强化与修复。
经过激光熔覆技术，在抽油杆表面形成一层高硬度、高韧性的涂层，可显著提高抽油杆的度和使用效率。激光熔覆技术还可以修复抽油杆表面的损伤，延长抽油杆的使用寿命，降低更换成本。
3、石油管道
输油管道是石油生产中不可缺少的重要设施之一。由于输送的原油中往往含有腐蚀性物质，这些物质会对管道造成腐蚀和破坏，严重影响石油生产的安全和稳定。因此激光熔覆技术被广泛应用于输油管道防腐和修复。
通过激光熔覆技术，可以在管道内外表面形成一层具有高耐腐蚀性能的涂层，显著提高管道的耐久性和安全性。同时，激光熔覆技术还可以对管道表面的损伤进行修复，避免了管道泄漏等事故的发生，降低了维修成本。
总之激光熔覆技术在油田的应用可以在抽油机上得到实现，大大提高了设备的寿命及安全性，也给企业带来的益处，降低了成本。
激光熔覆在模具领域应用工艺
激光熔覆技术在模具领域应用的基本工艺流程为：模具表面检查及维修方案确认→模具表面油污清理→根据硬度要求选择合理的涂层及加工参数→熔覆加工→模具加工后表面修复并在交货前进行检验。各工序的步骤及注意事项为：
1、模具表面检查及保养计划确认
检查模具是否有裂纹、拉伤、凹坑，加工位置是否为平面或R角。根据不同问题确定修复方案，对需要处理的地方进行适当打磨。
2、模具表面油污的清理
用清洗液清洗，去除水垢、油渍、油脂和油漆等，提高表面熔覆效果。
3、根据硬度要求选择合理的涂层和加工参数
根据维护计划和客户要求选择合适的功率、焦距、光斑和镀膜(例如铸铁使用铁机粉)。
4、包覆加工
涂料通过设备均匀铺展，激光器发射激光束，激光束经内部透镜折射作用于加工表面，使涂料层与基材表面形成完整的冶金结合。
5、处理后模具表面修复
钳工对熔覆表面进行研磨、抛光，确保模具间隙和表面粗糙度符合要求。
6、交货前检验
检查处理后的硬度和表面粗糙度是否满足客户的要求，如果不符合要求，重做。
速激光熔覆与高速激光熔覆，常规激光熔覆的共同点：
1、包覆材料通用：可以用常规激光熔覆的材料，可以用高速激光熔覆来熔化;一些常规激光熔覆无法熔覆的材料，如高熔点材料，可以通过高速激光熔覆来熔化。
2、全部采用冶金结合：但高速熔覆的涂层效果与热喷涂类似，表面光滑。常规包层波动较大。
3、通用工艺路线：常规激光熔覆工艺调整的也是高速激光熔覆工艺调整的。
4、应用领域一致：即在常规激光熔覆可以应用的领域可以应用高速激光熔覆，在常规激光熔覆无法应用的领域也可以应用高速激光熔覆。通俗地说，高速激光熔覆可以做到常规激光熔覆可以做到的事情，高速激光熔覆也可以做到常规激光熔覆无法做到的事情。
轧辊是使(轧材)金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要大型消耗性部件。轧辊失效的普遍原因是早期磨损失效。目前，轧辊由于磨损需要修复时多采用车削或磨削等“补救措施”修正辊型。采用激光熔覆修复轧辊表面已成为延长轧辊寿命的一个主要发展方向和途径。该技术不仅可以修复轧辊，而且可以提高轧辊的耐磨性，延长轧辊的使用寿命，改善钢材的表面质量。
而造成辊压机轴磨损的主要原因如下：
1、辊压机物料粒度的控制不力；
2、辊压机密封失效，造成轴承载荷增大；
3、轴承疲劳运行，造成轴承游隙偏大；
4、压盘预紧力不足；
5、冷却铜管频繁堵塞或设计过细；
6、没有定期清除稳流仓物料，排除富集金属物，使设备频繁过载调停影响轴承寿命；
7、液压系统隐患辊缝长期偏差现象严重。
通常轴类零件主要失效的原因有轴变形、轴断裂、轴表面失效。发电机转轴、各种传动轴等轴类零件的破坏主要是以磨损为主的。其中轴变形、轴断裂是不可以修复的，而以磨损为主的表面失效是可以修复的。采用大功率激光熔覆修复技术，可在轴类零件表面失效的部分，激光熔覆一层铁基合金材料，使得熔覆合金层的零件表面有良好的机械性能，将报废的零件再次使用。
随着现代科学技术和工业的不断发展，零件的工作环境越来越复杂，对表面性能的要求也越来越高。因此零件报废率大大增加。通常因表面失效而报废的零件包括：转子叶片、辊轴零件、齿轮零件、接头零件等。
仅表面损伤的零件，在零件的综合性能满足使用条件的情况下，可以进行修复。因加工不当或服役损坏而报废的零部件如果能够得到修复，不仅可以节省的经济和时间损失，还可以提高资源的利用率，符合我国的可持续发展战略。
目前，零件修复的方法有激光熔覆、真空钎焊、真空镀膜、钨极惰性气体保护焊(TIG)和等离子熔覆修复。激光熔覆是根据工件工况要求，熔覆具有各种设计成分的金属或非金属，制备出具有耐热、耐腐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或光学、电学、磁性。
激光熔覆是一种快速冷却工艺。在熔覆过程中，对被修复工件的热输入小，热影响区小，熔覆层组织精细，易于实现自动化。因此采用激光熔覆的方法修复零部件比其它的方法具有更大的优势。激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工工艺中不可避免的热变形、热疲劳损伤等一系列技术难题，也解决了传统冷加工工艺中涂层与基体的结合强度问题，如由于电镀和喷涂不一致，这为表面修复提供了良好的途径。利用激光还可以修复受损的三维复杂零件，充分体现了激光再制造技术的灵活性和性。
目前，国内激光熔覆领域存在这样的情况。新工艺不断在大学实验室进行测试，但没有平台可以实现真正的应用验证。工厂企业激光熔覆工艺更新缓慢，没有科研力量做后盾。这种产学研脱节严重制约了我国激光熔覆行业的发展。
激光熔覆的成本一直是制约其发展的关键因素。设备投入、研发投入、人员成本、粉末成本等。激光熔覆产品价格高与大多数激光加工企业规模大、成本高、单件产品加工成本高有很大关系。一两台设备加工效率低，无法应对大规模加工。十几台设备加工，但设备初期投资太大，没有工作量时大量设备闲置，普通企业承受不起。
激光熔覆合金粉末的成本是除设备成本外的另一大成本支出。对于小规模生产，粉末制造和采购成本占产品成本的很大一部分。只有大量采购和使用，才能降低产品的整体成本。同时，由于激光熔覆后的各种机械工艺，实际熔覆层并不具备初始熔覆层的厚度，因此提高后续加工精度，降低初始熔覆层厚度成为降低成本的必然.
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