L'application industrielle de la technologie de rechargement par laser

Les pompes centrifuges sont largement utilisées dans des secteurs tels que l'énergie, la métallurgie, le charbon et les matériaux de construction pour transporter des boues contenant des particules solides, tandis que les vannes contrôlent le débit de fluides tels que l'air, l'eau, la vapeur, les produits corrosifs, les boues, l'huile, les métaux liquides et les substances radioactives. L'importance des pompes et des vannes ne peut être surestimée dans les applications industrielles modernes, car ces produits sont constamment exposés à des milieux abrasifs et corrosifs, ce qui nécessite des surfaces à la fois dures, résistantes à l'usure et à la corrosion. Les procédés traditionnels de durcissement des surfaces ont leurs limites. rechargement laser change la donne pour les pompes et les vannes haut de gamme.

Revêtement laser est progressivement devenue “l'arme secrète” dans le développement et la production de pompes et de vannes haut de gamme, telles que les chemises de pompes centrifuges, les manchons d'équilibrage, les disques d'équilibrage, les vannes à bille, les vannes à guillotine et les vannes de contrôle. En exploitant la précision de la technologie laser, rechargement laser ouvre de nouvelles portes pour les applications de pompes et de vannes haut de gamme.

1. Avantages de la Revêtement laser Par rapport aux méthodes traditionnelles

Traditionnellement, les surfaces d'étanchéité des pompes et des vannes ont été améliorées à l'aide des méthodes suivantes :

Chromage dur: Epaisseur du revêtement <0,1 mm, principalement utilisé pour les joints souples, susceptibles de se fissurer et de se décoller ;

Soudage par pulvérisation thermique: La méthode la plus courante pour les joints durs, avec une épaisseur de revêtement allant de 1 à 1,5 mm, sujette à une forte déformation thermique et à l'usure du revêtement pour les couches les plus fines ;

Soudage à l'arc: Y compris MIG, TIG, PTA, avec une épaisseur de revêtement allant de 3 à 5 mm, ce qui entraîne un gaspillage important de matériaux, des taux de dilution élevés et une distribution inégale de la dureté.

En revanche, rechargement laser offre les avantages clés suivants :

Haute résistance: La structure du revêtement à grains fins garantit une meilleure résistance à l'usure et une certaine résistance aux chocs au même niveau de dureté ;

Forte liaison métallurgique: Avec une résistance à la traction >500 MPa, supérieure à la résistance du matériau de base ;

Faible taux de dilution: Le taux de dilution de rechargement laser est ≤3%, ce qui lui confère une dureté de 3 à 5 HRC par rapport à la gaine plasma ;

Structure à grains fins: La couche de revêtement est dense, sans porosité et présente une isotropie ;

Dureté uniforme: Pas de points faibles, avec une variation de dureté de ≤3 HRC, assurant une excellente cohérence dans la profondeur effective.

2. Situation actuelle et progrès dans le domaine des pompes et des vannes Revêtement laser Applications

Dans les années 1990, des experts comme Wang Aihua, de l'université des sciences et technologies de Huazhong, et Shi Shihong, de l'université de Soochow, ont entamé des recherches sur la technologie et les matériaux de revêtement laser pour les pompes et les vannes, et ont obtenu des résultats significatifs. Cependant, en raison de plusieurs contraintes, l'application industrielle de la technologie de revêtement laser n'a pas été possible. rechargement laser sur les surfaces d'étanchéité dures des vannes de pompe n'ont pas été percées pendant de nombreuses années.

Depuis 2010, le secteur des pompes et des vannes est confronté à de graves problèmes de concurrence, de surabondance de produits bas de gamme et de difficultés à pénétrer les marchés haut de gamme. Cette situation a incité de nombreuses entreprises de pompes et de vannes à augmenter leurs investissements dans l'innovation technologique et à s'orienter vers la production de produits haut de gamme pour des applications telles que les ultra-basses températures, l'énergie nucléaire et les industries chimiques.

En 2012, Wenzhou est devenu le siège d'un pôle industriel de niveau national dans le domaine des lasers et de l'optoélectronique. Soutenues par les initiatives du gouvernement local, l'université de Wenzhou, l'université Zhejiang Gongshang et l'université de technologie de Zhejiang ont commencé à collaborer sur plusieurs projets laser majeurs pour l'industrie des pompes et des valves.

Par exemple, l'équipe de l'université de technologie de Zhejiang, dirigée par le professeur Yao Jianhua, a mis au point un système d'information sur la santé. rechargement laser pour les alliages Fe-C-Cr-Si-Mo destinés à la fabrication de soupapes. Ce procédé a permis d'obtenir une couche de revêtement liée métallurgiquement d'une dureté moyenne de 640 HV0.2, ce qui est nettement supérieur à la dureté du matériau de base, qui est de 170 HV0.2. Ce procédé rechargement laser a triplé la résistance à l'usure par rapport aux procédés traditionnels.

3. Revêtement laser Processus et matériaux pour les produits de pompe et de robinetterie

Dans rechargement laser, Selon les conditions de fonctionnement, différents matériaux de base sont utilisés. Les matériaux de base courants comprennent les pièces moulées en acier au carbone, les aciers faiblement alliés, les aciers ferritiques, les aciers inoxydables austénitiques, les aciers inoxydables martensitiques, le nickel et les alliages de nickel.

Les pompes et les vannes sont des produits spécialisés et de nombreuses applications posent des problèmes de sécurité. Les rechargement laser pour les surfaces d'étanchéité des vannes de pompe doit respecter des normes strictes afin de garantir la qualité de la soudure. Revêtement laser doit tenir compte de facteurs tels que le matériau, la forme de la structure et les propriétés de traitement thermique. Afin de normaliser le processus pour les pompes et les vannes, Jiuheng Optoelectronics a mis au point un ensemble d'exigences techniques pour les surfaces d'étanchéité des pompes et des vannes, basées sur des années d'expérience. Ces normes précisent la température avant soudage, les procédures de traitement thermique, les contrôles du taux de dilution et les dimensions de la couche de revêtement et des couches de transition.

4. Trois applications typiques de la Revêtement laser dans Produits pour pompes et robinets

1. Revêtement laser sur les robinets à tournant sphérique en silicium polycristallin résistant à l'usure

Dans l'industrie du silicium polycristallin, les vannes à bille résistantes à l'usure en silicium polycristallin de diamètre DN80 sont utilisées dans les dispositifs de récupération des gaz de combustion pour remplacer les vannes importées. Le fluide se compose de poudre de silicium et de chlorosilane, la dureté de la poudre de silicium étant de l'ordre de HRC63-65, et la température du fluide atteint 450°C. La valve est sujette à une forte érosion. La valve est sujette à une forte érosion. rechargement laser Un revêtement composite métal-céramique super résistant à l'usure sur la surface d'étanchéité du robinet à boisseau sphérique remplace le revêtement WC d'origine obtenu par pulvérisation supersonique. Cette structure de revêtement présente une excellente résistance à l'usure et à l'érosion, ce qui lui confère une durée de vie nettement supérieure à celle des vannes importées.

2. Revêtement laser sur les pompes à eau d'alimentation à haute température pour l'industrie chimique du charbon

Pour les pompes d'eau d'alimentation à haute température dans les entreprises de chimie énergétique, utilisées pour transporter des eaux grises avec une teneur en solides allant jusqu'à 0,5% à 120°C, rechargement laser sur des composants tels que les revêtements de roue, les revêtements de corps de pompe, les manchons d'équilibrage et les disques d'équilibrage, améliore la dureté et la résistance à l'usure des surfaces d'étanchéité. Après 18 mois d'essais dans des environnements chimiques de charbon à haute teneur en particules, le rechargement laser-Les composants traités ont montré une résistance à l'érosion jusqu'à 6 fois supérieure à celle des méthodes de soudage traditionnelles.

3. Revêtement laser sur les robinets à tournant sphérique haute pression 2500BL

Les robinets à tournant sphérique spéciaux résistants à l'usure et à haute pression sont largement utilisés dans des industries telles que la chimie du charbon, la transformation du charbon en pétrole, le silicium polycristallin et le pétrole. Jiuheng Optoelectronics et Wallcolmonoy Corporation ont été les premiers à utiliser des robinets à tournant sphérique résistants à l'usure. rechargement laser avec les alliages à base de nickel Colmonoy 88 sur les robinets à tournant sphérique haute pression 2500BL. Cette technologie améliore les performances des vannes, avec une dureté plus élevée et un taux de dilution plus faible par rapport aux procédés PTA, ce qui améliore considérablement les performances globales des vannes.

5. Conclusion

Avec les progrès de la science et de la technologie modernes, les environnements de travail des composants sont devenus de plus en plus complexes, exigeant des performances de surface élevées. Les pompes et les vannes, qui sont exposées à des milieux abrasifs et corrosifs, doivent présenter une dureté, une résistance à l'usure et une résistance à la corrosion élevées. Revêtement laser pour les surfaces d'étanchéité des soupapes à haute pression améliore ces propriétés. Par rapport aux méthodes traditionnelles, rechargement laser améliore considérablement la qualité de la surface, la résistance à l'usure et la distorsion thermique, grâce à un contrôle précis des couches et à une excellente liaison métallurgique entre le revêtement et le matériau de base. Ce processus prolonge considérablement la durée de vie des pompes et des vannes, améliorant leur contenu technologique et leur valeur ajoutée. Revêtement laser contribue à la production nationale de vannes haut de gamme, remplaçant progressivement les vannes importées et renforçant la modernisation industrielle et les capacités d'innovation régionales, ce qui stimule considérablement la compétitivité de la Chine sur le marché mondial des pompes et des vannes.