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瑞兆激光打造全国一流的激光技术研发培训中心

2013-08-16 09:19
来源: 激光网

  一、激光再制造技术及种类

  激光再制造技术是一种全新概念的先进修复技术,它集先进的激光熔覆加工工艺技术、激光熔覆材料技术和其他多种技术于一体,不仅可以使损伤的零部件恢复外形尺寸,还可以使其使用性能达到甚至超过新品的水平,是重大工程装备修复新的发展方向。

  激光再制造技术的技术基础是激光熔覆。激光熔覆原本是一种表面强化技术,它不涉及零件精确成形问题。以激光熔覆为修复技术平台,加上现代先进制造、快速原形等技术理念,则发展成为激光再制造技术。它是以金属粉末为材料,在具有零件原型的CAD/CAM软件支持下,CNC(计算机数控)控制激光头、送粉嘴和机床按指定空间轨迹运动,光束与粉末同步输送,形成1支金属笔,在修复部位逐层熔敷,最后生成与原型零件近形的三维实体。

  1、激光熔覆与合金化

  激光熔覆技术是采用激光束在选定工件表面熔覆一层特殊性能的材料,以改善工件表面性能的工艺。对于冶金行业轧辊、导位、输送辊、夹送辊、剪刃等大量易损件来说,激光熔覆与合金化技术的最大好处是将轧辊的整体合金化变成表面合金化或者熔覆,使轧辊等易损件的使用寿命大幅度进步的同时,生产本钱增加有限。显然,合金粉末的设计、选择与使用正确与否是该项技术能否成功的关键。

  修复材料时要与基材基本性能一致,要与基材有互熔性,实现冶金结合。修复层中不能有裂纹、气孔,且层内组织均匀,与基材结合界面强度不低于基材强度。目前激光再制造用材料与常规热喷涂技术基本一致,多为粉末型的Ni基、Fe基、Co基、WC、陶瓷等材料,可根据基材性能选用不同修复材料。 激光修复层与基体是冶金结合,层内组织均匀细致,消除了气孔、裂纹、夹渣等缺陷。而热喷涂层与基体不是冶金结合,界面为机械粘接,存在气孔。热喷涂层内有大量气孔、夹渣、组织粗大。显然激光修复后显微组织和性能优于热喷涂工艺。 对损伤比较严重的部位,必须进行多层熔敷。每层厚度0.54mm,计30层。每层间的组织与每层内组织比较,稍有些粗大,但总体来看,还是均匀的。熔敷材料为Ni45,多层熔敷区的硬度分布和成分(SDX)经检测后,也是均匀的。硬度偏差不过ΔHV85。表明多层激光系统熔敷可以获得大面积的组织和性能均匀的修复层。

  2、激光淬火

  激光淬火技术是利用聚焦后的激光束进射到钢铁材料表面,使其温度迅速升高到相变点以上,当激光移开后,由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用,使受热表层快速冷却到马氏体相变点以下,进而实现工件的表面相变硬化。如大型轧辊表面激光熔凝淬火的最大淬硬层深度可以达到2毫米以上。

  3、激光焊接

  激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。其原理是将高强度的激光辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,使金属熔化形成焊接。由于其独特的优点,已成功地应用于微、小型零件的精密焊接中。如目前我国钢铁行业处于主导地位的典型冷轧工艺路线是:转炉冶炼-炉外精炼-初轧开坯-热连轧-酸洗-冷轧-退火-平整-镀锌(锡)-成产品。在此典型的冷轧工艺中,带材焊接设备必不可少。在运行过程中,先行钢带与后行钢带必须进行焊接,才能保证生产线的连续作业。硅钢板带在线运行时,需经多次“S”型弯曲变形和承受一定的运行张力,从而对焊缝的性能和质量有很高要求。

  二、前景与展望

  未来再制造产业发展前景非常广阔,到2015年,相关产业的产值可达1900亿元。从行业和产业链的角度来看,三类企业可望受益,一类是具有或未来可能具有再制造技术的企业;二是具有配套能力的零配件生产商;三是回收与销售的渠道。

  激光再制造技术是符合国家循环经济和可持续发展战略的绿色制造技术,也是国家重点支持的高新技术之一。随着基础研究工作的不断深入,激光再制造技术的应用范围也将不断扩大。我国有几万亿元的设备资产,每年因磨损和腐蚀而使设备停产、报废所造成的损失都愈千亿元,这为激光再制造技术带来了广阔的市场应用前景。

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