關于激光再制造技術

1、關于激光再制造技術一、激光再制造技術發(fā)展的背景及意義 背景 20 世 紀全球經(jīng)濟高速發(fā)展。與此同時，對自然資源的任意開發(fā)和對環(huán)境的無償利用，造成全球的生態(tài)破壞、資源浪費和短缺、環(huán)境污染等重大問題。面對處理大量失效、報廢產(chǎn)品這一嚴峻問題，再制造工程應運而生。再制造工程是解決資源浪費、環(huán)境污染和廢舊裝備翻新的最佳方法和途徑，是符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項綠色系統(tǒng)工程。 意義 激光作為一種強力、非接觸、清潔的熱源進入加工領域以來，解決了許多常規(guī)方法無法加工和很難加工的問題，極大地提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，為再制造提供了一種先進而有效的技術手段。激光加工技術已被譽為“未來制造業(yè)的共同加工手段”。幾個世

2、紀以來，材料加工領域由手工加工時代過渡到火焰加工時代，又由火焰加工時代過渡到電加工時代。激光加工的出現(xiàn)正促使目前的電加工時代向光加工時代轉(zhuǎn)變。激光加工技術同再制造產(chǎn)品相結(jié)合，所形成的激光再制造工程技術和激光再制造產(chǎn)業(yè)，是再制造工程技術和再制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。在諸種再制造技術手段中，激光再制造具有十分獨特的技術優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景。二、激光再制造技術的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 激光再制造是再制造新興的前沿技術，發(fā)展較快。自激光熔覆技術誕生以來，為一種修復技術已得到許多重要應用。國際上如英國 P.R 航空發(fā)動機公司將它用于渦輪發(fā)動機葉片的修復，美國海軍實驗室用于修復艦船螺旋槳葉在我國，激光再制造技術也在

3、近幾年取得很大進展，隨著循環(huán)經(jīng)濟理論的提出和建設節(jié)約型社會的要求，激光再制造技術的工程化應用范圍也逐步擴大。目前，激光再制造公司已有十多家，其中沈陽大陸激光技術有限公司是國內(nèi)最大的激光再制造高新技術企業(yè)。沈陽大陸激光技術有限公司自 1998 年創(chuàng)辦來，就致力于激光熔覆技術和激光再制造產(chǎn)品的開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化應用，逐步形成自主知識產(chǎn)權(quán)體系和質(zhì)量技術標準體系。三、激光再制造技術的特點 激光再制造是規(guī)模的生產(chǎn)模式，它有利于生產(chǎn)自動化和產(chǎn)品的在線質(zhì)量監(jiān)控，有利于降低成本、降低資源和能源消耗、減少環(huán)境污染，能以最小的投入獲得最大的經(jīng)濟效益。具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保的基本特點。 激光再制造技術與傳統(tǒng)制

4、造技術的重要區(qū)別之一是利用原有零件作為再制造毛坯，采用激光再制造成形技術，使零部件恢復尺寸、形狀和性能，形成激光再制造產(chǎn)品。四、激光熔覆技術特點 光熔覆層與基體為冶金結(jié)合,結(jié)合強度不低于原基體材料的 90%，因此可以用于一些重載條件下零件的表面強化與修復，如大型軋輥、大型齒輪、大型曲軸等零件的表面強化與修復。 基體材料在激光加工過程中表面微熔，微熔層僅0.050.1 mm?；w熱影響區(qū)極小，一般為0.10.2 mm。 如圖 1。 激光加工過程中基體溫升不超過 80,激光加工后熱變形小。因此適合強化或者修復一些高精度零件或者對變形要求嚴格的零件，如精軋輥的表面強化處理。 激光熔覆技術可控性好，易

5、實現(xiàn)自動化控制，可以對幾何形狀復雜的產(chǎn)品零部件進行修復，如渦輪動力葉片等。 熔覆層與基體均無粗大的鑄造組織,熔覆層及其界面組織致密， 晶體細小，無孔洞、夾雜、裂紋等缺陷，金相組織如圖 2 所示。 激光熔覆復合層由底層、中間層以及面層各具特點的梯度功能材料組成（圖 3），底層具有與基體浸潤性好、結(jié)合強度高等特點；中間層具有一定強度和硬度、抗裂性好等優(yōu)點；面層具有抗沖刷、耐磨損和耐腐蝕等性能，使修復后的設備在安全和使用性能上更加有保障。 激光熔覆技術可以任意仿形修復和制造零件，熔覆層厚度可以按需要達到預定的幾何尺寸要求。五、機械再制造的工程化實例 煙氣輪機據(jù)統(tǒng)計，我國目前在線使用的煙氣輪機約120

6、臺左右，由于其運行工況較惡劣，經(jīng)常會發(fā)生不同程度的損傷。從 1999 年至 2005 年底，沈陽大陸激光技術有限公司激光再制造的各種煙氣輪機臺次和型號中，激光再制造煙氣輪機約占全部運行煙氣輪機的 80，部分煙氣輪機經(jīng)過多次激光再制造。 汽輪機由于汽輪機特殊的工作條件，導致每年都有大量的機組零部件損傷，采用激光再制造技術對汽輪機的一些關鍵零部件，如汽輪機軸頸、末級葉片和隔板等進行性能恢復和提升，不僅可以節(jié)約大量資金和原材料，也可以緩解我國汽輪機供需緊張的矛盾。 螺桿壓縮機螺桿壓縮機是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運動的容積式氣體壓縮機械。廣泛應用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機械、制冷等工業(yè)部門。生產(chǎn)成本

7、高、周期長。轉(zhuǎn)子的的工藝條件苛刻，工作壓力從常壓到幾個大氣壓，空氣要經(jīng)過過濾，可連續(xù)運轉(zhuǎn)使用 10 年以上。但在運行中，螺桿轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境差，由于氣體中的雜質(zhì)、過載或意外因素受到損傷，嚴重影響氣體壓縮機的使用壽命，如果重新制造，從工期到成本都是用戶所無法承受的。激光再制造技術的誕生和發(fā)展，解決了傳統(tǒng)方法無法使損傷螺桿壓縮機性能恢復和提升的難題。 激光熔覆技術在礦山機械設備再制造中的應用礦山機械工程工況條件惡劣，零件表面磨損、腐蝕、劃傷嚴重。采用大功率激光表面熔覆技術和特種耐磨自熔性合金粉末，對采煤機及掘進機截齒、綜采液壓支架不銹鋼立柱、刮板機、齒輪傳動箱中的失效零件進行再制造，特別是在截齒端部錐面及刮板機易磨損部位，制備了冶金結(jié)合、硬質(zhì)點和高韌性金屬材料復合的激光強化覆層，使其使用壽命提高 24 倍。激光熔覆再制造截齒六、結(jié)論 激光再制造技術的出現(xiàn)與發(fā)展,為零部件的修復開辟了新的道路。激光再制造修復層組織細密,微觀缺陷少零件修復后不會產(chǎn)生變形。同時