Průmyslové využití technologie laserového opláštění

Odstředivá čerpadla se široce používají v průmyslových odvětvích, jako je energetika, hutnictví, uhlí a stavební materiály, k přepravě kalů obsahujících pevné částice, zatímco ventily řídí tok kapalin, jako je vzduch, voda, pára, korozivní média, kaly, olej, tekutý kov a radioaktivní látky. Význam čerpadel a ventilů nelze v moderních průmyslových aplikacích přeceňovat, protože tyto produkty jsou neustále vystaveny abrazivním a korozivním médiím, což vyžaduje povrchy, které jsou tvrdé, odolné proti opotřebení a korozi. Tradiční procesy kalení povrchu mají svá omezení, a to zejména v... laserové opláštění Technologie vstupuje do role průlomového odvětví pro špičkové čerpadla a ventily.

Laserové opláštění se postupně stala „tajnou zbraní“ ve vývoji a výrobě špičkových čerpadel a ventilů, jako jsou vložky odstředivých čerpadel, vyvažovací pouzdra, vyvažovací kotouče, kulové kohouty, šoupátka a regulační ventily. Využitím přesnosti laserové technologie, laserové opláštění otevírá nové dveře pro špičkové aplikace v oblasti čerpadel a ventilů.

1. Výhody Laserové opláštění Přes tradiční metody

Těsnicí plochy čerpadel a ventilů byly tradičně vylepšovány pomocí následujících metod:

Tvrdé chromováníTloušťka povlaku <0.1 mm, používá se především pro měkká těsnění, náchylná k praskání a odlupování;

Svařování žárovým stříkánímHlavní metoda pro tvrdá těsnění s tloušťkou povlaku v rozmezí 1–1.5 mm, náchylná k vysoké tepelné deformaci a opotřebení povlaku u tenčích vrstev;

Svařování obloukemVčetně MIG, TIG, PTA, s tloušťkou povlaku v rozmezí 3-5 mm, což vede k vysokému plýtvání materiálem, vysoké míře ředění a nerovnoměrnému rozložení tvrdosti.

V porovnání, laserové opláštění nabízí následující klíčové výhody:

Vysoká houževnatostJemnozrnná struktura pláště zajišťuje lepší odolnost proti opotřebení a určitou rázovou houževnatost při stejné úrovni tvrdosti;

Silná metalurgická vazbaS pevností v tahu >500 MPa, vyšší než pevnost základního materiálu;

Nízká míra ředěníMíra ředění laserové opláštění je ≤3 %, což je o 3–5 HRC tvrdší než plazmové navařování;

Jemnozrnná strukturaObkladová vrstva je hustá, bez poréznosti a vykazuje izotropii;

Jednotná tvrdostŽádná měkká místa, s odchylkou tvrdosti ≤3 HRC, což zajišťuje vynikající konzistenci v rámci efektivní hloubky.

2. Současný stav a pokroky v oblasti čerpadel a ventilů Laserové opláštění Aplikace

V 90. letech 20. století začali odborníci jako Wang Aihua z Huazhong University of Science and Technology a Shi Shihong ze Soochow University zkoumat technologii laserového navařování a materiály pro čerpadla a ventily a dosáhli významných výsledků. Kvůli několika omezením však průmyslové využití... laserové opláštění na tvrdých těsnicích plochách ventilů čerpadla se po mnoho let neprorazily.

Od roku 2010 čelí odvětví čerpadel a armatur vážným problémům s nízkou konkurencí, nadměrnou nabídkou produktů nižší třídy a obtížemi při vstupu na trhy s vyšší třídou. To vedlo mnoho společností zabývajících se čerpadly a armaturami ke zvýšení investic do technologických inovací a k přechodu na výrobu špičkových produktů pro aplikace, jako jsou ultranízké teploty, jaderná energie a chemický průmysl.

V roce 2012 se Wenzhou stalo domovem celostátního průmyslového klastru v oblasti laserů a optoelektroniky. S podporou iniciativ místní samosprávy zahájily Wenzhou University, Zhejiang Gongshang University a Zhejiang University of Technology spolupráci na několika významných laserových projektech pro odvětví čerpadel a ventilů.

Například tým z Technologické univerzity v Zhejiangu, vedený profesorem Yao Jianhua, vyvinul laserové opláštění technologie pro slitiny Fe-C-Cr-Si-Mo pro výrobu ventilů. Tento proces vedl k metalurgicky spojené plátovací vrstvě s průměrnou tvrdostí 640 HV0.2, což výrazně překonává tvrdost základního materiálu 170 HV0.2. laserové opláštění Metoda ztrojnásobila odolnost proti opotřebení ve srovnání s tradičními procesy.

3. Laserové opláštění Proces a materiály pro čerpadla a ventily

In laserové opláštěníV závislosti na provozních podmínkách se používají různé základní materiály. Mezi běžné základní materiály patří odlitky z uhlíkové oceli, nízkolegované oceli, feritické oceli, austenitické nerezové oceli, martenzitické nerezové oceli, nikl a niklové slitiny.

Čerpadla a ventily jsou specializované položky a mnoho aplikací zahrnuje bezpečnostní aspekty. laserové opláštění Proces těsnicích povrchů ventilů čerpadla musí splňovat přísné normy, aby byla zajištěna kvalita svaru. Laserové opláštění by měly brát v úvahu faktory, jako je materiál, tvar konstrukce a vlastnosti tepelného zpracování. Pro standardizaci procesu pro produkty z oblasti čerpadel a ventilů vyvinula společnost Jiuheng Optoelectronics na základě dlouholetých zkušeností soubor „Technických požadavků na laserové povlakování těsnicích povrchů čerpadel a ventilů“. Tyto normy specifikují teplotu před svařováním, postupy tepelného zpracování, řízení rychlosti ředění a rozměry povlakovací vrstvy a přechodových vrstev.

4. Tři typické aplikace Laserové opláštění v produktech pro čerpadla a ventily

1. Laserové opláštění na kulových kohoutech z polykrystalického křemíku odolných proti opotřebení

V polykrystalickém křemíkovém průmyslu se v zařízeních pro odsávání spalin používají kulové kohouty z polykrystalického křemíku odolné proti opotřebení o průměru DN80, které nahrazují dovážené ventily. Médium se skládá z křemíkového prášku a chlorsilanu s tvrdostí křemíkového prášku kolem HRC63-65 a teplota média dosahuje 450 °C. Ventil je náchylný k silné erozi. laserové opláštění Kompozitní povlak kov-keramický superodolný proti opotřebení na těsnicí ploše kulového kohoutu nahrazuje původní supersonický nástřik WC. Tato struktura pláště vykazuje vynikající odolnost proti opotřebení a erozi a výrazně překračuje životnost dovážených ventilů.

2. Laserové opláštění na vysokoteplotních napájecích čerpadlech pro uhelno-chemický průmysl

Pro vysokoteplotní napájecí čerpadla v energetických chemických společnostech, používaná k přepravě šedé vody s obsahem pevných látek do 0.5 % při 120 °C, laserové opláštění na součástech, jako jsou vložky oběžných kol, vložky tělesa čerpadla, vyvažovací pouzdra a vyvažovací kotouče, zvyšuje tvrdost a odolnost těsnicích ploch proti opotřebení. Po 18 měsících testování v prostředí s vysokým obsahem částic a chemickou činností v uhlí laserové opláštěníSoučásti ošetřené oxidem uhličitým vykazovaly až 6krát lepší odolnost proti erozi ve srovnání s tradičními metodami svařování.

3. Laserové nanášení na vysokotlaké kulové kohouty 2500BL

V průmyslových odvětvích, jako je chemický průmysl, zpracování uhlí a ropy, polykrystalický křemík a ropa, se široce používají speciální vysokotlaké kulové kohouty odolné proti opotřebení. Společnosti Jiuheng Optoelectronics a Wallcolmonoy Corporation byly průkopníky v používání těchto kohoutů. laserové opláštění s použitím slitin na bázi niklu Colmonoy 88 na kulových kohoutech vysokotlakého typu 2500BL. Tato technologie zlepšuje výkon ventilu díky vyšší tvrdosti a nižšímu poměru ředění ve srovnání s procesy PTA, což výrazně zvyšuje celkový výkon ventilů.

5. závěr

S pokrokem moderní vědy a techniky se pracovní prostředí pro součásti stává stále složitějším a vyžaduje vysoký výkon povrchu. Čerpadla a ventily, které jsou vystaveny abrazivním a korozivním médiím, musí mít vysokou tvrdost, odolnost proti opotřebení a korozi. Laserové opláštění Technologie pro těsnicí plochy ventilů pro vysoké tlaky tyto vlastnosti vylepšuje. Ve srovnání s tradičními metodami, laserové opláštění Výrazně zlepšuje kvalitu povrchu, odolnost proti opotřebení a tepelnou deformaci díky přesnému řízení vrstev a vynikající metalurgické vazbě mezi pláštěm a základním materiálem. Tento proces výrazně prodlužuje životnost čerpadel a ventilů, čímž zlepšuje jejich technologickou složku a přidanou hodnotu. Laserové opláštění přispívá k domácí výrobě špičkových armatur, postupně nahrazuje dovážené armatury a posiluje modernizaci průmyslu a regionální inovační schopnosti, čímž výrazně zvyšuje konkurenceschopnost Číny na globálním trhu s čerpadly a armaturami.