Hoogwaardige oplossingen voor de oppervlaktebehandeling van metalen voor grootschalige technische machines en apparatuur
--Dankzij lasercladdingtechnologie kunnen de prestaties van apparatuur gedurende de hele levenscyclus worden verbeterd.
Op het gebied van tunneling, mijnbouw en zware materiaalhantering zijn grote machines zoals schildmachines, brekers, mijnbouwmachines, enz. al lange tijd blootgesteld aan de gecombineerde effecten van extreme slijtage, schokbelastingen en corrosieve media, wat resulteert in frequente uitval van belangrijke onderdelen en hoge bedrijfs- en onderhoudskosten. Vertrouwend op lasercladdingtechnologie als de kern, gecombineerd met additive manufacturing (AM) en functionele oppervlakteverbeteringstechnologie, voorziet ons bedrijf klanten van wereldwijde technische machines van een volledige keten van diensten, van reparatie van oude onderdelen tot pre-versterking van nieuwe producten, waardoor de levensduur van componenten 3 tot 8 keer wordt verlengd en stilstandtijdverliezen met meer dan 60% worden verminderd, wat klanten helpt kosten te besparen en de efficiëntie te verbeteren onder zware werkomstandigheden.
Ⅰ. Analyse van pijnpunten in de sector en vereisten voor kerncomponenten
- Schild machine systeem
Lagerzitting gereedschap/rol voor snijkop: abrasieve slijtage van rotsen en grond (hardheid tot Mohs 7) en impactmoeheid, waarvoor een super slijtvaste coating met een oppervlaktehardheid ≥HRC 60 nodig is.
Schroeftransportschoepen: bodemwrijving en moddercorrosie, waarvoor een coating met dubbele functie nodig is die slijtvast en bestand tegen chloride-ionen is.
Hoofdafdichtingsring: modderpenetratie onder hoge druk (≥10 bar), waardoor reparatie van het afdichtingsoppervlak en betere slijtagebestendigheid nodig zijn.
- Breek- en zeefapparatuur
Kaakbreker kaakplaat/kegelbreker voering: hoge druk impactslijtage (kwartsiet, basalt), waarvoor een op wolfraamcarbide gebaseerde coating met uitstekende impacttaaiheid nodig is.
Draagbalk trilzeef: hoogfrequente impact en wisselende spanning van ertsdeeltjes, waardoor een composietcoating nodig is om weerstand te bieden tegen de verspreiding van vermoeiingsscheuren.
Slagbrekerrotor/hamer: Materiaalinslag met een lineaire snelheid van 60 m/s vereist een coating met gradiëntstructuur (oppervlaktelaag met hoge hardheid + taaie onderlaag).
- Machines voor kolenwinning
Kolenmijnmachine pick/scraper transportband tandwiel: Slijtage van steenkoolbende en corrosie in de vochtige ondergrondse omgeving vereisen een slijtvaste en corrosiebestendige geïntegreerde coating.
Hydraulische steunkolom: Emulsiecorrosie onder hoge druk en microslijtage vereisen lasercladding van een roestvaststalen legering om de oppervlakteafwerking te herstellen.
Waaier: Zwavelhoudende gascorrosie en stoferosie vereisen zuurbestendige (pH 2-4) coating op basis van nikkellegering.
Ⅱ. Voordelen van lasercladdingtechnologie en materiaalselectie
- Technische kernvoordelen
Hoge hechtingssterkte: Metallurgische verbindingsinterfacesterkte ≥ 400MPa (ASTM C633), waarmee het probleem van afsplintering van de traditionele bekledingslaag volledig wordt opgelost.
Reparatie van microvervorming: Warmte-beïnvloede zone ≤ 0,3 mm, substraattemperatuur gecontroleerd onder 200℃ om thermische vervorming van grote structurele onderdelen te voorkomen.
Samengesteld functioneel ontwerp: ondersteunt bijvoorbeeld “gradiëntmateriaal + bionische structuur” coating:
Slijtvaste-frictieverminderende composietlaag: oppervlak WC-Co (hardheid HRC 65) + middelste laag NiCrBSi (zelfsmerend) + onderste laag Inconel 625 (weerstand tegen vermoeiing).
Corrosiebestendige stootvaste composietlaag: Hastelloy C276 (weerstand tegen zuurcorrosie) + FeCrNiMoB (taaie bufferlaag).
Aanpassing van materiaalsysteem en prestaties
| Werkende staat | Aanbevolen materiaal | Prestatie-indicatoren | Typische toepassingen |
| Ultraharde slijtvastheid | WC-12Co (wolfraamcarbide) | Hardheid HRC 62-67, slijtvastheid verhoogd met 8× | Schildmachine messen, breker hamerkoppen |
| Weerstand tegen schokken en vermoeidheid | FeCrNiMoB (ijzer-gebaseerde legering) | Slagvastheid ≥80J/cm² (ISO 148) | Trillingsdempende beugels, slagbrekerrotors |
| Weerstand tegen zure corrosie | Hastelloy C276 (Hastelloy legering) | Bestand tegen salpeterzuurcorrosie 10% (ASTM G48A) | Mijnbouw pick kettingwielen, ventilatorwaaiers |
| Oxidatie bij hoge temperatuur | Inconel 625 (legering op basis van nikkel) | Bestand tegen 1000°C (ASTM E139 standaardtest) | Afscherming machine hoofdas zittingen, hoge temperatuur transportbanden |
| Zelfsmerende slijtageweerstand | NiCrBSi (nikkel-gebaseerde zelf-uitvloeiende legering) | Wrijvingscoëfficiënt <0,15 (ASTM G99) | Hydraulische zuigerstangen, tandwieloppervlakken |
- Nieuw product voorversterkingsproces
Voor nieuw gefabriceerde onderdelen kan lasercladding tegelijkertijd de geïntegreerde fabricage van substraatvorming + functionele coating realiseren:
Schildmachine freeskopgereedschap: substraat 42CrMo + bekleding WC-12Co coating, hardheid verhoogd van HRC 25 naar HRC 65, graaflevensduur verlengd van 5 kilometer naar 30 kilometer.
Bekleding laadbak mijnbouwvrachtwagen: Q345 staalsubstraat + bekledings FeCrNiMoB slijtvaste laag, het leven van de schokslijtage dat 5 keer wordt verhoogd, verminderend de frequentie van voeringsvervanging.
III. Volledig processervicesysteem en kwaliteitsborging
- Serviceproces
Schadediagnose:
Gebruik industriële endoscoop, 3D-scannen (nauwkeurigheid ±0,05 mm) en hardheidsgradiëntanalyse om het defecte gebied nauwkeurig te lokaliseren.
Op basis van het AI-algoritme de resterende levensduur voorspellen en een rapport met reparatieprioriteit genereren.
Procesontwerp:
Stem de materiaalbibliotheek (inclusief 50+ legeringspoeders) en procesparameters (vermogen, poedertoevoersnelheid, scanstrategie) op elkaar af.
De morfologie van het smeltbad en de thermische spanningsverdeling simuleren om de coatingstructuur te optimaliseren.
Implementatie op locatie:
Gebruik een 6kW-20kW fiberlaser, uitgerust met een robot met zes assen, voor het adaptief bekleden van gebogen oppervlakken (zoals het repareren van het gebogen oppervlak van de snijkop van de schildmachine).
Integreer synchroon het systeem voor poederterugwinning en het materiaalgebruik is ≥95%.
Nabewerking en certificering:
Shotpeening: De vermoeiingssterkte van de coating verbeteren (ISO 1143).
Niet-destructief onderzoek: penetrant onderzoek (ASTM E1417), ultrasoon onderzoek (EN 12680-3).
- Certificering volgens internationale normen
Materiaalcertificering: Poeder voldoet aan ASTM F3056 (legering op basis van nikkel) en ISO 4490 (wolfraamcarbide).
Procesnormen:
Slijtvaste coating: ISO 18520 (acceptatiespecificatie voor lasercladdingreparatie).
Corrosiebestendige coating: NACE MR0175 (anti-waterstofsulfide corrosie).
IV. Voorbeelden en voordelen van wereldwijde samenwerking
- Noordse schildmachine snijder reparatie project
Probleem: granietlagen zorgen ervoor dat de frees gemiddeld elke 2 kilometer moet worden vervangen, met een eenmalige kostprijs van meer dan 500.000 euro.
Oplossing: Lasercladding WC-12Co coating (dikte 2,5 mm), hardheid HRC 65 en levensduur tegen granietslijtage verhoogd tot 15 kilometer.
Resultaten: De totale tunneltechnische kosten van de klant werden verlaagd met 40% en het werd gecertificeerd door TÜV Rheinland uit Duitsland.
- Australische versterking van de kaakplaat van de ijzerertsmaalmachine
Probleem: de kaakplaat wordt elke 3 weken vervangen en het verlies aan stilstand bedraagt 120.000 Australische dollar per dag.
Oplossing: Het nieuwe product is voorbekleed met een FeCrNiMoB+WC gradiëntcoating en de slijtvastheid is verlengd tot 6 maanden.
Resultaten: Jaarlijkse kostenbesparing van 2,8 miljoen Australische dollar op reserveonderdelen en productie-efficiëntie verhoogd met 25%.
- Verbetering van de corrosiebestendigheid van het kettingwiel van de schraaptransporteur in Zuid-Amerikaanse kolenmijnen
Probleem: De vochtige omgeving onder de grond zorgt ervoor dat het tandwiel na 3 maanden gaat roesten en vastloopt.
Oplossing: Lasercoating van Hastelloy C276 (dikte 1,8 mm), bestand tegen zoutnevelcorrosie met een levensduur van meer dan 2 jaar.
Prestaties: Beschikbaarheid van apparatuur verhoogd van 65% naar 92% en terugverdientijd van investering verkort tot 8 maanden.
V. Technologie-uitbreiding en toekomstige lay-out
Intelligente apparatuur: AI-gestuurde lasercladdingrobots ontwikkelen, de temperatuur en morfologie van het smeltbad in realtime bewaken, procesparameters dynamisch aanpassen en de verwerkingsefficiëntie verbeteren met 30%.
Groene productie: Verminder de koolstofuitstoot met 75% en het verbruik van metaalgrondstoffen met 90% door nieuwe onderdelen te repareren en te vervangen, in overeenstemming met de vereisten voor CE-certificering en koolstofheffingen van de EU.
Aangepaste R&D: Samen met klanten speciale legeringspoeders ontwikkelen, zoals antiklevende koolcoatings (materialen met lage oppervlakte-energie) en oxidatie-corrosiekoppelingscoatings bij hoge temperatuur.
Hervorm de vitaliteit van bouwmachines met lasercladding - Met innovatieve technologie en een wereldwijd servicenetwerk helpen we klanten om “nul ongeplande stilstandtijd” te bereiken onder extreme werkomstandigheden en bevorderen we de industrie voor zware machines naar een efficiënte en duurzame toekomst.
