再製造產(chan) 業(ye) 是指在原有產(chan) 業(ye) 基礎上，將廢舊產(chan) 品利用技術手段進行修複和改造的一種產(chan) 業(ye) 。它是以產(chan) 品全壽命周期理論為(wei) 指導，以實現廢舊產(chan) 品性能提升為(wei) 目標的一種產(chan) 業(ye) 。

熔覆（Cladding）屬於(yu) 再製造領域的關(guan) 鍵技術。熔覆技術廣泛應用於(yu) 冶金、石化、電力、能源、交通、軍(jun) 工、輕工、磨具、機械製造、煤機、農(nong) 機、水泥等諸多行業(ye) 。典型應用包括：

（1）渦輪動力設備修複和改造；

（2）高載荷、低轉速、高精度、高合金零部件的修複和強化；

（3）汽車覆蓋件大型模具激光修複；

（4）礦山機械零件的激光強化與(yu) 修複；

熔覆可以改善材料表麵的性質。根據不同的工業(ye) 應用，熔覆可以使材料變得耐磨，耐腐蝕，耐熱等。硬化（Hardening）隻是改變了基體(ti) 材料表麵薄層性質，相對而言，熔覆產(chan) 生了完全不同於(yu) 基體(ti) 材料的新表麵層。目前有多種方法實現熔覆，每種方法各有特點。但從(cong) 質量、產(chan) 量、兼容性及性價(jia) 比等多方麵綜合考慮，激光熔覆（Laser Cladding）正越來越受到市場認可。由於(yu) 激光能量集中，激光熔覆僅(jin) 僅(jin) 融化“基體(ti) 材料的表麵”和“覆層材料（Clad Material）”。激光熔覆產(chan) 生的覆層質量很高。覆層材料空隙少，表麵均勻。激光熔覆僅(jin) 在特定部位注入特定能量，實現了對工藝參數的精確控製，省略後處理過程。減少熔融體(ti) ，避免材料浪費。避免了基體(ti) 材料的硬化。另外，伴隨激光熔覆的自然淬火過程也使得熔覆材料更加致密。

圖1：德國DILAS直接輸出激光係統的熔覆應用實例

覆層材料可以是線狀，帶狀或者粉末狀。由於(yu) 待熔覆區域通常遠大於(yu) 光斑，光束總是沿著某個(ge) 方向掃描工件表麵。采用線狀或者帶狀覆層材料時，光斑的短軸方向與(yu) 光束掃描方向垂直。采用粉末狀覆層材料時，光斑的長軸方向與(yu) 光束掃描方向垂直。

激光熔覆的工藝參數主要有激光功率、光斑直徑、熔覆速度等。激光熔覆各參數之間相互影響，是一個(ge) 非常複雜的過程。通常來說，激光功率越高，熔覆層厚度越大，熔覆材料利用率越高。但激光功率也不能過高，因為(wei) 激光功率越高，熔覆材料產(chan) 生氣孔的概率也越大。

圖2：德國DILAS的 3kW直接輸出激光係統

當熔覆層深度達到極限深度後，隨著功率提高，基體(ti) 表麵溫度升高，變形和開裂現象也會(hui) 加劇。當然，激光功率也不能過低，否則僅(jin) 表麵塗層融化，基體(ti) 未熔，此時熔覆層表麵出現局部起球、空洞等，達不到熔覆目的。為(wei) 了得到最佳熔覆效果，客戶需要根據具體(ti) 應用反複摸索相關(guan) 參數。

圖3（a）：德國DILAS的3kW直接輸出激光係統——線型（Line）光斑（14mm*2.5mm）3D能量分布

圖3（b）：德國DILAS的3kW直接輸出激光係統——線型（Line）光斑（14mm*2.5mm）快軸（Fast Axis）能量分布

圖3（c）：德國DILAS的3kW直接輸出激光係統——線型（Line）光斑（14mm*2.5mm）慢軸（Slow Axis）能量分布。

目前市場上激光器種類繁多，哪種激光器更適合激光熔覆呢？氣體(ti) 激光器由於(yu) 體(ti) 積大、能耗高等原因，其市場應用正在逐步縮小。光纖激光器和碟片激光器雖然光束質量優(you) 異，但是熔覆硬化之類的表麵熱處理應用對光束質量的要求並不高，半導體(ti) 激光器的光束質量足以勝任。此外，半導體(ti) 激光器直接實現電光轉換，整體(ti) 效率高達50%以上。而固體(ti) 激光器、光纖激光器和碟片激光器都需要半導體(ti) 激光器作為(wei) 光泵浦源，無論光光轉換效率多高，整體(ti) 效率仍然遜色於(yu) 半導體(ti) 激光器。從(cong) 體(ti) 積、能耗、光束質量等各方麵綜合考慮，半導體(ti) 激光器是激光熔覆的首選。

DILAS於(yu) 1994年成立於(yu) 德國美因茲(zi) ，是一家專(zhuan) 注於(yu) 半導體(ti) 激光領域整整20年的公司。也是全球唯一在德國、美國和中國都建有生產(chan) 基地的高功率半導體(ti) 激光公司。DILAS團隊負責產(chan) 品研發、設計和製造的各個(ge) 環節，來自德國的卓越工藝與(yu) 先進技術保證了其產(chan) 品的可靠與(yu) 穩定，即使麵對惡劣複雜的應用環境仍能擁有出色的表現。

作為(wei) 激光熔覆、激光硬化等應用領域的領先者，DILAS積累了豐(feng) 富的行業(ye) 經驗，其產(chan) 品結構緊湊，性能優(you) 異，是表麵熱處理應用的首選方案。

DILAS近幾年推出的3kW直接輸出激光係統深受市場好評。該款激光器體(ti) 積僅(jin) 220mm×237mm×410mm，客戶可以靈活地將其置於(yu) 各類機械臂上。由於(yu) 內(nei) 部配備了先進的控製係統，該款激光器可以提供多種模擬/數字接口，包括CANopen接口，BUS接口，網線接口等，為(wei) 客戶後期的係統集成帶來極大便利。除了980nm主波長，該款激光器也提供650nm紅色指示光束，易於(yu) 定位加工區域。該款激光器的工作距離330mm。標準光斑形狀可以是3mm*3mm，也可以是14mm*2.5mm。前者適合小區域的精加工，後者更適合大範圍的掃描。該款激光器的鏡頭組可以在無塵室中拆卸更換。

圖4：德國DILAS的6kW直接輸出激光係統

當客戶工藝發生改變時，DILAS可以為(wei) 客戶定製其他光斑形狀的鏡頭組。通過優(you) 異的光束整形技術，該款激光器光斑強度呈平頂（Top Hat）分布，其均勻度在快慢軸方向均超過85%，從(cong) 而可以在加工表麵實現均勻一致的熔覆效果。

熔覆硬化之類的表麵熱處理應用中，工件表麵會(hui) 產(chan) 生大量的濺射物、煙塵和背反射光。得益於(yu) 多年的行業(ye) 經驗，DILAS推出了多項措施保護直接輸出激光頭的安全：DILAS激光頭內(nei) 部集成了背反射光傳(chuan) 感器，當背反射光功率超過設定閾值後，傳(chuan) 感器將發送報警信號給激光控製單元，及時關(guan) 閉電源。

圖5：德國DILAS的6kW光纖耦合輸出係統（1000μm, 0.22 NA）

DILAS的鏡頭組內(nei) 包含了可更換的保護窗片，可以有效防止濺射物對鏡頭組內(nei) 昂貴鏡片的直接損傷(shang) 。保護窗片上被濺射物汙染的區域會(hui) 吸收激光能量，導致局部溫度快速升高，進而損壞窗片表麵的防反光塗層。防反光塗層損壞後，部分激光能量將反射回激光頭內(nei) 部，導致激光核心元件損壞。因此定期檢查清潔保護窗片，並在適當情況下更換窗片是必須的。

在應用係統中加裝橫向氣簾裝置，用壓縮氣體(ti) 吹走熱處理過程中的顆粒物，防止其落在保護窗片表麵上。還可以加裝排煙裝置，及時吸走熱處理過程中的廢氣和煙塵。

圖6：ROFIN集團最新推出的DF 060 HP係統/ DILAS 6kW光纖耦合輸出係統（1000μm,0.22 NA）

加裝電子控製的保護窗片傳(chuan) 感器，該傳(chuan) 感器實時檢測由附著在窗片表麵的顆粒物引起的散射激光，同時檢測保護窗片的溫度。如果散射激光功率或者窗片溫度超過閾值，傳(chuan) 感器將發送報警信號給激光控製單元，及時關(guan) 閉電源。DILAS將結合實際工藝參數，幫助用戶設定合適的傳(chuan) 感器閾值。

基於(yu) 3kW直接輸出激光係統的成功，DILAS相繼推出了6kW的直接輸出激光係統，並已經在國內(nei) 市場取得訂單。除了該係列直接輸出激光係統，德國DILA的6 kW光纖耦合輸出係統（1000μm, 0.22 NA），為(wei) 各種激光表麵熱處理應用提供了更多選擇。通過光纖，激光可以靈活地傳(chuan) 輸很多米。一個(ge) 光源的激光束可以分束並將能量引導到多個(ge) 加工頭。還可以將光纖與(yu) 機器人相結合實現各種柔性加工。ROFIN集團最新推出的DF 060 HP係統內(nei) 部就采用了DILAS的6kW光纖耦合輸出係統。