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工業製造

我國激光再製造行業被大力推進

星之球激光 來源:光電論壇2013-05-02 我要評論(0 )   

近年來,國際上誕生了一門新興(xing) 技術 再製造技術( Refabricating Technology )。與(yu) 以往修複技術不同,再製造技術是一種全新概念的先進修複技術,它集先進高能束技術、先...

        近年來,國際上誕生了一門新興(xing) 技術再製造技術(Refabricating Technology)。與(yu) 以往修複技術不同,再製造技術是一種全新概念的先進修複技術,它集先進高能束技術、先進數控和計算機技術、CAD/CAM技術、先進材料技術、光電檢測控製技術為(wei) 一體(ti) ,不僅(jin) 能使損壞的零件恢複原有或近形尺寸,而且性能達到或超過原基材水平。由此形成了一門新的光、機、電、計算機、自動化、材料綜合交叉的先進製造技術。

    改革開放後,國外大批的高精尖設備引入我國,許多重大工程裝備造價(jia) 十分昂貴,一旦出現損壞,使生產(chan) 線中斷。特別是進口設備,缺少備件,臨(lin) 時引進不僅(jin) 價(jia) 格昂貴,而且時間緊迫,不能保證及時生產(chan) ,將造成重大的經濟損失。因此,開展重大裝備修複,發展快速、高效、精密的修複技術不僅(jin) 具有廣闊的市場需求,而且具有重大的經濟效益和社會(hui) 效益。

    常規修複技術的種類很多,每種技術有其擅長之處,也有應用的局限性,而精密可控成形再製造的修複技術已成為(wei) 重要發展方向。

    2010年,國家發展改革委等11部門聯合印發了《關(guan) 於(yu) 推進再製造產(chan) 業(ye) 發展的意見》,明確了我國未來一段時期再製造產(chan) 業(ye) 發展的指導思想、重點領域和主要任務;2011年,全國人大審議通過的十二五規劃綱要明確把再製造產(chan) 業(ye) 化作為(wei) 循環經濟的重點工程之一。

     武漢市積極策劃實施汽車零部件再製造、激光再製造裝備及工程化應用項目爭(zheng) 取中央預算內(nei) 投資。2008年以來,東(dong) 風鴻泰汽車零部件再製造、千裏馬工程機械再製造、泰天工程機械再製造、法利萊激光再製造等四個(ge) 項目爭(zheng) 取中央預算內(nei) 投資3480萬(wan) 元。2011年根據《國家發展改革委辦公廳關(guan) 於(yu) 深化再製造試點工作的通知》要求,武漢市組織法利萊、千裏馬分別申報激光再製造裝備及服務試點、工程機械舊件回收和再製造產(chan) 品銷售網絡試點。

    201188日,工信部公布《再製造產(chan) 品目錄(第一批)》,柳工成為(wei) 首批再製造產(chan) 品目錄的8家企業(ye) 之一,涵蓋了柳工自製的主要零部件產(chan) 品。

    時隔半年之後,201229日,工信部發布了第二批再製造產(chan) 品目錄,包含了三一重工股份有限公司、卡特彼勒再製造工業(ye) (上海)有限公司、武漢千裏馬工程機械再製造有限公司、上海寶鋼設備檢修有限公司、安徽皖南電機股份有限公司、三立(廈門)汽車配件有限公司6家企業(ye) 4大類35種產(chan) 品符合再製造產(chan) 品。在強調節能減排的背景下,再製造產(chan) 業(ye) 發展逐步加快,這些入選公司有望獲得稅收和信貸等政策支持。

    近日,國家發改委發布文件,確定華工激光法利萊為(wei) 第二批國家再製造試點單位。此次,全國共有28家單位獲批。華工激光法利萊為(wei) 湖北省內(nei) 唯一獲批企業(ye) 。

華工激光法利萊早在上世紀90年代就開展了激光再製造技術的研究與(yu) 應用,形成了激光再製造裝備、工藝、材料體(ti) 係三位一體(ti) 的研究體(ti) 係,並在全國各地建立加工站和行業(ye) 應用示範點,將技術研究與(yu) 行業(ye) 應用緊密結合,在工程機械、石油化工、汽車模具、電力等行業(ye) 獲得了廣泛應用,為(wei) 我國激光再製造技術的發展做出了巨大貢獻。

    為(wei) 貫徹落實黨(dang) 的十八大提出的建設生態文明的戰略要求,推進循環經濟發展,實現再製造產(chan) 業(ye) 規模化、規範化發展,國家發改委組織相關(guan) 專(zhuan) 家對各地報送的實施方案進行評審,最終確定華工法利萊等共計28家單位為(wei) 第二批國家再製造試點單位。隨後,發改委將對試點單位的重點工程、技術研發、舊件回收體(ti) 係和資源循環利用項目建設給予必要的支持。

 

    一、激光再製造技術及種類

        激光再製造技術是一種全新概念的先進修複技術,它集先進的激光熔覆加工工藝技術、激光熔覆材料技術和其他多種技術於(yu) 一體(ti) ,不僅(jin) 可以使損傷(shang) 的零部件恢複外形尺寸,還可以使其使用性能達到甚至超過新品的水平,是重大工程裝備修複新的發展方向。

        激光再製造技術的技術基礎是激光熔覆。激光熔覆原本是一種表麵強化技術,它不涉及零件精確成形問題。以激光熔覆為(wei) 修複技術平台,加上現代先進製造、快速原形等技術理念,則發展成為(wei) 激光再製造技術。它是以金屬粉末為(wei) 材料,在具有零件原型的CAD/CAM軟件支持下,CNC(計算機數控)控製激光頭、送粉嘴和機床按指定空間軌跡運動,光束與(yu) 粉末同步輸送,形成1支金屬筆,在修複部位逐層熔敷,最後生成與(yu) 原型零件近形的三維實體(ti) 。

    1、激光熔覆與(yu) 合金化

    激光熔覆技術是采用激光束在選定工件表麵熔覆一層特殊性能的材料,以改善工件表麵性能的工藝。對於(yu) 冶金行業(ye) 軋輥、導位、輸送輥、夾送輥、剪刃等大量易損件來說,激光熔覆與(yu) 合金化技術的最大好處是將軋輥的整體(ti) 合金化變成表麵合金化或者熔覆,使軋輥等易損件的使用壽命大幅度進步的同時,生產(chan) 本錢增加有限。顯然,合金粉末的設計、選擇與(yu) 使用正確與(yu) 否是該項技術能否成功的關(guan) 鍵。

    修複材料時要與(yu) 基材基本性能一致,要與(yu) 基材有互熔性,實現冶金結合。修複層中不能有裂紋、氣孔,且層內(nei) 組織均勻,與(yu) 基材結合界麵強度不低於(yu) 基材強度。目前激光再製造用材料與(yu) 常規熱噴塗技術基本一致,多為(wei) 粉末型的Ni基、Fe基、Co基、WC、陶瓷等材料,可根據基材性能選用不同修複材料。激光修複層與(yu) 基體(ti) 是冶金結合,層內(nei) 組織均勻細致,消除了氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。而熱噴塗層與(yu) 基體(ti) 不是冶金結合,界麵為(wei) 機械粘接,存在氣孔。熱噴塗層內(nei) 有大量氣孔、夾渣、組織粗大。顯然激光修複後顯微組織和性能優(you) 於(yu) 熱噴塗工藝。對損傷(shang) 比較嚴(yan) 重的部位,必須進行多層熔敷。每層厚度0.54mm,計30層。每層間的組織與(yu) 每層內(nei) 組織比較,稍有些粗大,但總體(ti) 來看,還是均勻的。熔敷材料為(wei) Ni45,多層熔敷區的硬度分布和成分(SDX)經檢測後,也是均勻的。硬度偏差不過ΔHV85。表明多層激光係統熔敷可以獲得大麵積的組織和性能均勻的修複層。

    2、激光淬火

    激光淬火技術是利用聚焦後的激光束進射到鋼鐵材料表麵,使其溫度迅速升高到相變點以上,當激光移開後,由於(yu) 仍處於(yu) 低溫的內(nei) 層材料的快速導熱作用,使受熱表層快速冷卻到馬氏體(ti) 相變點以下,進而實現工件的表麵相變硬化。如大型軋輥表麵激光熔凝淬火的最大淬硬層深度可以達到2毫米以上。

    3、激光焊接

    激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方麵之一。其原理是將高強度的激光輻射至金屬表麵,通過激光與(yu) 金屬的相互作用,使金屬熔化形成焊接。由於(yu) 其獨特的優(you) 點,已成功地應用於(yu) 微、小型零件的精密焊接中。如目前我國鋼鐵行業(ye) 處於(yu) 主導地位的典型冷軋工藝路線是:轉爐冶煉-爐外精煉-初軋開坯-熱連軋-酸洗-冷軋-退火-平整-鍍鋅(錫)-成產(chan) 品。在此典型的冷軋工藝中,帶材焊接設備必不可少。在運行過程中,先行鋼帶與(yu) 後行鋼帶必須進行焊接,才能保證生產(chan) 線的連續作業(ye) 。矽鋼板帶在線運行時,需經多次“S”型彎曲變形和承受一定的運行張力,從(cong) 而對焊縫的性能和質量有很高要求。

 

    二、前景與(yu) 展望

    未來再製造產(chan) 業(ye) 發展前景非常廣闊,到2015年,相關(guan) 產(chan) 業(ye) 的產(chan) 值可達1900億(yi) 元。從(cong) 行業(ye) 和產(chan) 業(ye) 鏈的角度來看,三類企業(ye) 可望受益,一類是具有或未來可能具有再製造技術的企業(ye) ;二是具有配套能力的零配件生產(chan) 商;三是回收與(yu) 銷售的渠道。

    激光再製造技術是符合國家循環經濟和可持續發展戰略的綠色製造技術,也是國家重點支持的高新技術之一。隨著基礎研究工作的不斷深入,激光再製造技術的應用範圍也將不斷擴大。我國有幾萬(wan) 億(yi) 元的設備資產(chan) ,每年因磨損和腐蝕而使設備停產(chan) 、報廢所造成的損失都愈千億(yi) 元,這為(wei) 激光再製造技術帶來了廣闊的市場應用前景。

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