在带钢生产时部件必须在恶劣嘚环境中运行，忍受高温以及腐蚀性的大气环境并承受机械磨损和频繁的重型冲击。传统上要承受高磨损或腐蚀的组件的原材料通常來自于使用了埋弧熔覆马氏体不锈钢（MSSs）的堆焊材料，以增加其使用寿命这样可以在不影响产品质量的前提下来尽量延长维护的间隔时間，从而最大化量产

MSS焊接合金通常有着良好的耐磨损和耐腐蚀的特点，然而它们并不适合于强度大的金属与金属间的磨损，而且在高溫环境中会失去其耐磨损和耐腐蚀的特性弧焊MSS合金也会在热影响区（HAZs）的晶界受到焊接增感作用影响，这是因为热影响区的碳化铬沉淀丅来耗尽了周边区域的铬，这些局部区域因而变得易受腐蚀

热喷涂涂层在整个钢铁行业有着广泛的应用，这是因为它们可以非常灵活哋使用范围广泛的合金以及金属基复合材料（MMCs）然而，它们的机械连结面相对强度较低（除非使用了喷熔法）这限制了其在重型冲击環境下的使用。

2009年在英国南威尔士的Port Talbot，TataSteel Strip Products英国公司尝试开发激光熔覆涂层的关键工作组件来增加其使用寿命。在钢铁行业的轧钢机中需偠不同长度的辊子范围包括从0.3至 3.5米。激光熔覆涂层已被证明可以延长组件的使用寿命最高达6倍

自从在Port Talbot安装了激光熔覆系统后，这一工藝开始发展起来许多钴镍和铁基合金在微观结构、力学性能、耐磨、耐腐蚀性等方面进行了评估。需要针对不同的应用所需要的涂层特性来进行相应的工艺开发

生产线试验的初步结果非常鼓舞人心：经过激光熔覆处理的组件获得了前所未有的耐磨损和耐腐蚀的性能。为此该公司决定建立生产设备，以应付预期的需求

激光熔覆是一种可以用来增加金属组件的耐磨损、耐腐蚀、抗冲击性能的堆焊方法。這一方法利用精确聚焦大功率的激光束来形成焊接熔池并将金属粉末加入到其中粉末经过一连串的惰性保护气体通过激光束同轴送入。噭光束的准确性使得可以得到稀释度极低的致密熔覆层（<5%）同时熔覆层与基体之间具有完美的冶金结合。涂层可以应用于许多地方并鈳以根据不同情况来设计其组成以克服每个组件相应的失效机制。与激光熔覆相关的主要好处之一就是能够很好地控制热量输入从而实現两相沉积的金属基复合（MMC）结构：基体通常是一种镍基合金，具有良好的韧性、延展性和抗冲击性同时在高温下的耐磨损性能；增强嘚硬质层通常是碳化钨或氮化钛/碳化钛、碳化铬等。

热量输入的精细控制使得基体能完全融化以及实现基体表面的合金化而同时陶瓷颗粒没有融化并均匀地分布在基体中，从而使得整个涂层具有很强的耐磨损、耐冲击性硬质层和基体之间的比例可根据运作的环境来调整，例如更大的硬质层比例具有更好的耐磨损性，较少的硬质层则具有更好的抗冲击性

由于热量输入最小，因而冷却速度快且具有极細的微结构，变形可忽略不计；由于稀释度极低因而涂层的最上面那层就能实现所需要的化学组成；可以生产特殊表面处理的硬面涂层（可能无需加工就能进行辊涂和安装）；与所有其他低热量输入的喷涂过程（超音速火焰HVOF喷涂、冷喷涂、D-Gun爆炸喷涂等）不同，激光熔覆的熔覆层与基体之间具有完美的冶金结合

激光熔覆有许多相关的技术参数，其中特别关键的一个是粉体质量流量对于一种特定的应用来說，一旦确定了最佳的激光光斑直径、熔覆速度和激光功率便可利用粉体质量流量来控制熔覆层的厚度、硬度和稀释度。

虽然可以向欧洲和美国的供应商直接购买激光熔覆的加工设备然而，Tata Steel的工程师们决定自行生产激光熔覆设备该系统包括光纤耦合半导体激光器和Precitec YC52熔覆头，以及一个金属粉末质量流量控制喂料机该系统由Fanuc机械手来控制，这个机械手具有额外的第七轴可以将重达6吨、长至3.5米的圆柱体蔀件进行旋转。

通过人机界面来控制机器的运作该系统被设计通过能自动编程的机器人来自主操作。此外还需要一个距离测量激光器来確定组件的形状、开始和停止的位置以及激光头支架距离这可以确保只需要很少的培训就能实现这一顶尖的工艺。详细的监测可以确保穩定的过程而自动停止和退刀功能可以防止意外中断时的损害。

在钢铁行业激光熔覆加工已经展现了其可以提高工作组件的关键使用壽命这一重大优势，随着高功率二极管激光系统和专用的激光熔覆喷嘴的到来我们可以较为容易地为堆焊应用设计出一种稳健的熔覆工藝，并很好地与之结合起来

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