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作者：《激光制造商情》cici

由于在工業(yè)、能源、軍工、機(jī)械相關(guān)制造廠以及再制造等領(lǐng)域，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，使用負(fù)荷大，導(dǎo)致一些重要的金屬零部件腐蝕和磨損。為了延長(zhǎng)昂貴的生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命，必須給這些設(shè)備的金屬部分外表進(jìn)行提前處理或修復(fù)，因此激光熔覆作為修復(fù)金屬表面改性技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

那什么是激光熔覆技術(shù)呢？激光熔覆是指以不同的填料方式在被涂覆基體表面上放置選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照使之和基體表面的薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低并與基體材料呈冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的工藝方法，從而達(dá)到了表面改性或修復(fù)的目的。

用通俗的話來(lái)講，熔覆就是為受損的備件進(jìn)行“整容”，從而達(dá)到改頭換面、煥然如新的目的。如果要用三個(gè)詞語(yǔ)形容我們的熔覆水平，那么“壽命長(zhǎng)、精度高、價(jià)格低”再合適不過(guò)。

相對(duì)于其他激光加工工藝來(lái)說(shuō)，激光熔覆的工藝多樣性、延展性、適應(yīng)性較其他工藝而言有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)，激光熔覆技術(shù)既滿足了對(duì)材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素，非常受市場(chǎng)歡迎。目前激光熔覆技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，應(yīng)用十分廣泛，特別是在工業(yè)應(yīng)用中，如在航空航天、石油、船舶、工程機(jī)械與核電等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

激光熔覆工藝應(yīng)用廣泛

航空航天領(lǐng)域

在國(guó)內(nèi)高校實(shí)現(xiàn)了大型鋁合金構(gòu)建的激光熔覆形成，是目前激光熔覆技術(shù)最顯著的成就之一。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的再制造存在巨大的市場(chǎng)，葉片材質(zhì)種類比較多，技術(shù)含量較高，切修復(fù)之后的葉片在修復(fù)材料、探傷技術(shù)、壽命評(píng)估方面需要做大量的工作。這樣可以盡量避免后期維修需要花費(fèi)巨額資金從國(guó)外采購(gòu)新的零部件。

石油勘探領(lǐng)域

在石油化工行業(yè)，由于設(shè)備處于長(zhǎng)期惡劣工作環(huán)境中，更容易使零部件產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕、劇烈磨損現(xiàn)象、會(huì)導(dǎo)致大型昂貴零部件徹底報(bào)廢，列如鉆鋌、無(wú)磁鉆鋌、扶正器及震擊器等大型零件。因此，在激光熔覆技術(shù)的再生產(chǎn)的功能下可以使這些零部件恢復(fù)原來(lái)的性能，并且加強(qiáng)了這些部件的使用壽命。

煤炭開采領(lǐng)域

在煤礦行業(yè)中，由于工作環(huán)境苛刻，對(duì)煤礦開采機(jī)械零部件的性能要求較高。液壓立柱的主要失效形式是鍍層的劃傷和鍍層剝落，將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的性能和使用壽命，需要進(jìn)行整體維修。鍍層采用高污染的電鍍工藝，而電鍍是我國(guó)逐漸要取締的傳統(tǒng)工藝之一。立柱防腐表面采用激光熔覆不銹鋼層工藝，激光熔覆液壓支架立柱是一種高端技術(shù)產(chǎn)品，有效提高了立柱的防腐蝕性能，延長(zhǎng)了使用壽命。因此，采用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行液壓立柱的強(qiáng)化有很大市場(chǎng)，也是國(guó)家支持的環(huán)境友好、循環(huán)利用的高新技術(shù)，可替代傳統(tǒng)的電鍍工藝。

電力行業(yè)

電廠汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在告訴運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，轉(zhuǎn)子軸頸存在磨損問(wèn)題，另外汽輪機(jī)末級(jí)、次末級(jí)葉片在長(zhǎng)時(shí)間的高溫環(huán)境工作條件下常發(fā)生氣濁。汽輪機(jī)為大型裝備而不便于運(yùn)輸，因此需要較高可靠性的激光原位修復(fù)技術(shù)。

隨著我國(guó)核電事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)作為核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料的要求越來(lái)越高。核電工業(yè)中的結(jié)構(gòu)件由于其所處的工作環(huán)境和介質(zhì)原因，會(huì)受到高溫、腐蝕、氧化等諸多不利影響，因此部分核心部件一直依賴國(guó)外進(jìn)口?，F(xiàn)階段我國(guó)核電工業(yè)發(fā)展駛?cè)肟燔嚨?，?duì)核心部件國(guó)產(chǎn)化的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。

激光熔覆技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

目前在中國(guó)激光熔覆領(lǐng)域里存在著這樣的情況，大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里不斷的實(shí)驗(yàn)出新的工藝，卻沒有平臺(tái)實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用驗(yàn)證。工廠、公司激光熔覆工藝更新?lián)Q代慢，沒有尖端的科研力量做后盾。如此產(chǎn)、學(xué)、研的脫節(jié)，嚴(yán)重制約了我國(guó)激光熔覆業(yè)的發(fā)展。

激光熔覆的成本問(wèn)題一直是制約其發(fā)展的一大關(guān)鍵因素。設(shè)備投入、研發(fā)投入、人員成本、粉末成本等。激光熔覆產(chǎn)品價(jià)格的居高不下與大部分的激光加工企業(yè)規(guī)模下，成本大，單件產(chǎn)品的加工成本高有很大的關(guān)系。一臺(tái)、兩臺(tái)的設(shè)備加工效率低下，遇到大批量的加工無(wú)法應(yīng)對(duì)。十幾臺(tái)設(shè)備加工效率高了，但先期設(shè)備投入過(guò)大，以及在沒有工作量時(shí)設(shè)備大量閑置，這都不是一般企業(yè)能夠承受的。激光熔覆合金粉末的成本是除設(shè)備成本外的另一大成本支出，小規(guī)模的生產(chǎn)，粉末的制造、采購(gòu)成本占到了產(chǎn)品成本中很大的一部分。只有大批量的采購(gòu)使用，才能降低整體產(chǎn)品的成本。同時(shí)由于激光熔覆后的各類機(jī)械加工，實(shí)際熔覆層沒有最初熔覆時(shí)的厚度，因此提高后續(xù)機(jī)加工的精密度，降低初始熔覆層的厚度成為降低成本的必然。山東能源機(jī)械集團(tuán)采購(gòu)高速車床對(duì)熔覆產(chǎn)品進(jìn)行加工，在不降低產(chǎn)品性能的前提下，有效的降低了熔覆層的厚度。同時(shí)落地粉、機(jī)加工車削屑還可回收再一次做成粉末，有效的降低了熔覆成本。

雖然激光熔覆有著很多的優(yōu)點(diǎn)，也最終會(huì)成為主流工藝，但因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上的激光熔覆產(chǎn)品的價(jià)格還不能夠被大多數(shù)的客戶所接收，以及用戶對(duì)產(chǎn)品性能的懷疑，對(duì)激光熔覆立柱替代電鍍立柱產(chǎn)生了極大的阻礙。

激光熔覆技術(shù)前景與展望

激光熔覆技術(shù)是一項(xiàng)具有高科技含量的表面改性技術(shù)與裝備維修技術(shù)，它是集材料制備和表面構(gòu)型為一體，是綠色再制造技術(shù)的重要支撐技術(shù)之一，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的高新技術(shù)，其研究和發(fā)展具有重要的理論意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

目前國(guó)內(nèi)有中科中美激光、必盛激光、輝銳激光、中科煜宸激光、團(tuán)結(jié)點(diǎn)金激光、瑞兆激光、沈陽(yáng)大陸激光等都有研發(fā)激光熔覆技術(shù)，并且在技術(shù)研究上已經(jīng)取得一定的成果，正處于逐步走向工業(yè)化應(yīng)用的起步階段。隨著基礎(chǔ)研究工作的不斷深入，激光再制造技術(shù)的應(yīng)用范圍也將不斷擴(kuò)大。我國(guó)有幾萬(wàn)億元的設(shè)備資產(chǎn)，每年因磨損和腐蝕而使設(shè)備停產(chǎn)、報(bào)廢所造成的損失都愈千億元，這為激光再制造技術(shù)帶來(lái)了廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

此外，激光熔覆還可以應(yīng)用與鋼鐵冶金、汽車、工程機(jī)械、模具制造及船舶等其他行業(yè)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。隨著“中國(guó)制造2025”發(fā)展規(guī)劃的不斷推進(jìn)，激光熔覆技術(shù)必將為廣大工業(yè)用戶所接受，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

相關(guān)專業(yè)人士表示，激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用水平和規(guī)模暫時(shí)還不能適應(yīng)市場(chǎng)的需求。需要解決工程應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，研究開發(fā)專用的合金粉末體系，卡法專用的粉末輸送裝置與技術(shù)，系統(tǒng)研究無(wú)損傷修復(fù)的工藝方法，建立質(zhì)量保證和評(píng)價(jià)體系，加大力度，培養(yǎng)工程應(yīng)用方面的額人才，相信在制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，激光熔覆技術(shù)大有可為。