De industriële toepassing van lasercladdingtechnologie

Centrifugaalpompen worden veel gebruikt in industrieën zoals energie, metallurgie, steenkool en bouwmaterialen om slurry met vaste deeltjes te transporteren, terwijl kleppen de stroom regelen van vloeistoffen zoals lucht, water, stoom, corrosieve media, slurry, olie, vloeibaar metaal en radioactieve stoffen. Het belang van pompen en kleppen kan niet worden overschat in moderne industriële toepassingen, omdat deze producten voortdurend worden blootgesteld aan schurende en corrosieve media, waardoor oppervlakken nodig zijn die zowel hard, slijtvast als corrosiebestendig zijn. Traditionele processen voor oppervlakteharding hebben hun beperkingen. laserbekleding technologie als spelbreker voor high-end pomp- en klepproducten.

Laserbekleding is geleidelijk het “geheime wapen” geworden in de ontwikkeling en productie van high-end pomp- en klepproducten, zoals centrifugaalpompvoeringen, balanshulzen, balansschijven, kogelkleppen, schuifafsluiters en regelkleppen. Door gebruik te maken van de precisie van lasertechnologie, laserbekleding opent nieuwe deuren voor hoogwaardige pomp- en kleptoepassingen.

1. Voordelen van Laserbekleding Meer dan traditionele methoden

Traditioneel worden pomp- en klepafdichtingsoppervlakken verbeterd met de volgende methoden:

Hardverchromen: Laagdikte <0,1 mm, voornamelijk gebruikt voor zachte afdichtingen, gevoelig voor barsten en afschilferen;

Thermisch sproeilassen: De gangbare methode voor harde afdichtingen, met een laagdikte variërend van 1-1,5 mm, gevoelig voor hoge thermische vervorming en coatingslijtage bij dunnere lagen;

Booglassen: Inclusief MIG, TIG, PTA, met coatingdiktes van 3-5 mm, wat leidt tot veel materiaalverspilling, hoge verdunningspercentages en ongelijkmatige hardheidsverdeling.

In tegenstelling, laserbekleding biedt de volgende belangrijke voordelen:

Hoge taaiheid: De fijnkorrelige bekledingsstructuur zorgt voor een betere slijtvastheid en enige slagvastheid op hetzelfde hardheidsniveau;

Sterke metallurgische verbinding: Met treksterkte >500 MPa, hoger dan de sterkte van het basismateriaal;

Laag verdunningspercentage: De verdunningssnelheid van laserbekleding is ≤3%, waardoor het 3-5 HRC harder is dan plasmabekleding;

Fijnkorrelige structuur: De bekledingslaag is dicht, vrij van porositeit en vertoont isotropie;

Uniforme hardheid: Geen zachte plekken, met een hardheidsvariatie van ≤3 HRC, wat zorgt voor een uitstekende consistentie binnen de effectieve diepte.

2. Huidige status en vooruitgang in pompen en kleppen Laserbekleding Toepassingen

In de jaren '90 begonnen experts als Wang Aihua van de Huazhong University of Science and Technology en Shi Shihong van de Soochow University met onderzoek naar lasercladdingtechnologie en materialen voor pompen en kleppen, waarbij ze significante resultaten boekten. Vanwege verschillende beperkingen werd de industriële toepassing van laserbekleding op de harde afdichtingsvlakken van pompkleppen jarenlang niet doorbrak.

Sinds 2010 heeft de pompen- en afsluiterindustrie te kampen met ernstige problemen, zoals concurrentie op laag niveau, een overaanbod van laagwaardige producten en problemen bij het betreden van hoogwaardige markten. Dit heeft veel pomp- en kleppenbedrijven ertoe aangezet om hun investeringen in technologische innovatie te verhogen en zich te richten op de productie van hoogwaardige producten voor toepassingen zoals ultralage temperaturen, kernenergie en de chemische industrie.

In 2012 werd Wenzhou de thuisbasis van een nationaal laser- en opto-elektronica industrieel cluster. Gesteund door initiatieven van de lokale overheid begonnen de Universiteit van Wenzhou, de Zhejiang Gongshang Universiteit en de Zhejiang Technische Universiteit samen te werken aan verschillende grote laserprojecten voor de pomp- en kleppenindustrie.

Het team van de Zhejiang University of Technology, onder leiding van professor Yao Jianhua, ontwikkelde bijvoorbeeld laserbekleding technologie voor Fe-C-Cr-Si-Mo legeringen voor de productie van kleppen. Dit proces resulteerde in een metallurgisch gebonden claddinglaag met een gemiddelde hardheid van 640 HV0,2, waarmee de hardheid van het basismateriaal van 170 HV0,2 aanzienlijk werd overtroffen. Deze laserbekleding methode verdrievoudigde de slijtvastheid in vergelijking met traditionele processen.

3. Laserbekleding Proces en materialen voor pomp- en klepproducten

In laserbekleding, Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden worden verschillende basismaterialen gebruikt. Gangbare basismaterialen zijn koolstofstaal gietstukken, laaggelegeerd staal, ferritisch staal, austenitisch roestvast staal, martensitisch roestvast staal, nikkel en nikkellegeringen.

Pomp- en klepproducten zijn gespecialiseerde producten en bij veel toepassingen spelen veiligheidskwesties een rol. De laserbekleding Het proces voor het afdichten van pompventielen moet voldoen aan strenge normen om de kwaliteit van de las te waarborgen. Laserbekleding moet rekening houden met factoren zoals materiaal, structuurvorm en warmtebehandelingseigenschappen. Om het proces voor pomp- en klepproducten te standaardiseren, heeft Jiuheng Optoelectronics op basis van jarenlange ervaring een reeks “Laser Cladding Technical Requirements for Pump and Valve Sealing Surfaces” ontwikkeld. Deze standaarden specificeren de temperatuur vóór het lassen, warmtebehandelingsprocedures, controles van de verdunningssnelheid en afmetingen voor de claddinglaag en de overgangslagen.

4. Drie typische toepassingen van Laserbekleding in Pomp- en klepproducten

1. Laserbekleding over slijtvaste kogelkranen van polykristallijn silicium

In de polykristallijne siliciumindustrie worden slijtvaste kogelkleppen van polykristallijn silicium met een diameter van DN80 gebruikt in rookgasherwinningsapparaten om geïmporteerde kleppen te vervangen. Het medium bestaat uit siliciumpoeder en chloorsilaan, met een hardheid van het siliciumpoeder rond HRC63-65, en de temperatuur van het medium bereikt 450°C. De klep is onderhevig aan sterke erosie. De laserbekleding van een metaal-keramische super-slijtvaste composietcoating op het afdichtingsoppervlak van de kogelklep vervangt de oorspronkelijke supersonische spray-WC-coating. Deze bekledingsstructuur vertoont een uitstekende slijtvastheid en erosiebestendigheid en gaat aanzienlijk langer mee dan de geïmporteerde kleppen.

2. Laserbekleding over voedingswaterpompen op hoge temperatuur voor de chemische kolenindustrie

Voor voedingswaterpompen met hoge temperatuur in energiechemische bedrijven, gebruikt voor het transporteren van grijs water met een vastestofgehalte tot 0,5% bij 120°C, laserbekleding op onderdelen zoals waaiervoeringen, pompbehuizingvoeringen, balanshulzen en balansschijven verbetert de hardheid en slijtvastheid van de afdichtingsoppervlakken. Na 18 maanden testen in omgevingen met een hoog gehalte aan chemische stoffen uit steenkool, is de laserbekleding-behandelde onderdelen vertoonden tot 6 keer betere erosiebestendigheid in vergelijking met traditionele lasmethoden.

3. Laserbekleding op 2500BL hogedrukkogelkranen

In industrieën zoals chemische steenkool, steenkool naar olie, polykristallijn silicium en petroleum worden speciale slijtvaste kogelkleppen onder hoge druk op grote schaal gebruikt. Jiuheng Optoelectronics en Wallcolmonoy Corporation waren pioniers in het gebruik van laserbekleding met nikkellegeringen op basis van Colmonoy 88 op 2500BL hogedrukkogelkleppen. Deze technologie verbetert de klepprestaties, met een hogere hardheid en een lagere verdunningssnelheid in vergelijking met PTA-processen, waardoor de algehele prestaties van de kleppen aanzienlijk verbeteren.

5. Conclusie

Naarmate de moderne wetenschap en technologie voortschrijden, zijn de werkomgevingen voor componenten steeds complexer geworden, waardoor hoge oppervlakteprestaties vereist zijn. Pompen en kleppen, die worden blootgesteld aan schurende en corrosieve media, moeten een hoge hardheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid hebben. Laserbekleding technologie voor het afdichten van klepoppervlakken onder hoge druk verbetert deze eigenschappen. Vergeleken met traditionele methoden, laserbekleding verbetert de oppervlaktekwaliteit, slijtvastheid en warmtevervorming aanzienlijk, met nauwkeurige laagcontrole en een uitstekende metallurgische hechting tussen de bekleding en het basismateriaal. Dit proces verlengt de levensduur van pomp- en klepproducten aanzienlijk en verbetert hun technologische inhoud en toegevoegde waarde. Laserbekleding draagt bij aan de binnenlandse productie van hoogwaardige kleppen, waardoor geïmporteerde kleppen geleidelijk worden vervangen en de industriële modernisering en regionale innovatiemogelijkheden worden verbeterd, waardoor het concurrentievermogen van China op de wereldwijde markt voor pompen en kleppen aanzienlijk wordt vergroot.