激光熔覆、增材及金属3D打印原理及单价

职场   汽车   2024-05-21 11:18   上海  
上周三的线上179期热冲压成本及降本案例分享中,参与者东方同学在自我介绍的时候给大家讲了激光熔覆的不少知识,我觉得很有价值,也是新工艺和新方向,给大家做参考。具体如下:
什么是激光熔覆?
激光熔覆(Laser Cladding是通过一个送粉头,把金属的粉末给喷到这个工件的表面,然后用激光把这个粉末给融化,然后再把这个机机体的这个表面大概0.5毫米左右。这个金属一起融化形成熔池,就相当于焊接一样,就是上面铺了一层。

激光熔覆做表面处理能降本吗?

它其实有多种工况,它最大的应用场景是像煤矿的液压设备的轴压杆表面的强化。比如以前可能都是用不锈钢整根做的,因为要防止腐蚀,增强它的性能。现在就45号钢,然后表面容一层,这样会把原材料的成本降好多!

激光熔覆跟3D打印是什么关系?

激光熔覆在3D打印的大的范围内是其中的一种,所谓的3D打印是大家对于增材制造的另外一个叫法。那我们正常的机械加工从大方向看,有两大类:
一类是减材加工制造
一类是增材加工制造
减材:
就是加工中心车铣刨磨这些,增材的话就是焊接,然后熔覆,现在大家管这个叫3D打印,是因为里面有一种工艺叫做激光选区融化(selective laser melting),就是把一个封闭的区域里面铺一层粉,然后上面用激光束照一个平面的分层的图案,再铺一层粉,再把这个图案再打一层。慢慢就一层一层把这个打印出来,所以大家管这个叫3D打印,就是增材的一种,而这个激光的熔覆它也可以实现,刚才说那种一圈一圈把这个,形状给一点点堆积起来也可以做的。

3D打印,其实除了激光也有别的,就是像家用的桌面级的做一些玩具,就是用融化的高分子材料去做3D打印,它就是融化就可以了,而金属就是靠这种加热是不行的,所以都是用激光。所以说金属的3D打印基本上都是激光,占比较大的这个份额的,当然还有其他,比如说等离子束打印也是有的,但是就比较小众了,大众的还是激光。

激光熔覆的材料主要是啥?

现在大类可以分粉末和焊丝的,都可以。进行3D打印粉末的会比较多一些,金属粉末就是各种都会有铁基的镍基的,钴基的钛基的都会有。

激光熔覆在模具行业有应用吗?

关于模具增材制造的就是去年是在国外举行的一个论坛,汽车行业的论坛,其中有其中增材关于制造增材制造的论文就有三分之一左右,所以现在是一个很火的话题。

在模具方面,就是因为它属于一种表面处理的工艺。它可以取代PVD、TD等。它的厚度比较厚,硬度也比较高,现在很多的一个模具厂冲压厂都在采用激光熔覆代替PVD。把相块的PVD换成激光熔覆,耐磨性和它的寿命会增加好多倍。

有好多的模具,像特斯拉的还有本特勒的还是大众的哪款保险杠就是全形面的都是激光熔覆。这个是一个很好的方向。

熔覆的成本跟刚才说的PVD,TD这些会高吗?

现在熔覆基本上有两种计费方法,

一种是刚才说这种煤矿这种液压杆,这个是大面积的只有薄薄一层的,它是按面积来收费的,面积根据它的粉末的不同,会从可能小几千块钱一平方到大几千块钱一平方都会有。

一种是像模具这种增材,我们最近也是在往这个方向在做,跟客户也在谈这个事情。它是按照立方厘米来进行计算,这是行业的一个行规吧。大家都按这样报的立方厘米大概国内的基本上可能在十块钱左右,像一胜百可能报在大几十块钱以上,所以这个价格也是差了很多。这个也根据它基材有关,像铁基的就会很便宜,但是像钴基的再加一些增强项。这个就会非常贵,原材料可能就要大几百块甚至上千块钱一公斤,铁基的只有几十块钱,差距有上差不多有十倍以上的。

模具怎么按照体积来算?

因为模具的很多的修复或者说强化的区域,它是有一定厚度的,不是说像那个液压杆上面可能就零点几毫米就像模具上面有可能看到三毫米五毫米也都有的。

那些圆角的地方,它整个地方要全部要相当于堆焊出来,然后再积加工的,所以都是有体积的,不能按面积来算的。

刚才说的表面积还是体积都指的是增材这部分的表面积和体积,理论就增加上去大概多少体积,按这个来算。

像模具表面只是做表面处理的厚度基本上都在0.5左右,0.5毫米。


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