田琰弋

摘? ?要：20世紀80年代，激光再創(chuàng)造技術應運而生，將激光熔覆技術與再創(chuàng)造技術集為一體，前者是其重要基礎。此項技術主要以廢舊裝備及系統(tǒng)為對象，實施改造修復，盡可能將其恢復到原來的尺寸。在本文中，分析了激光再創(chuàng)造技術的構成、特征及其存在的問題，并且探究了它的應用與發(fā)展前景。

關鍵詞：激光? 再創(chuàng)造? 技術? 應用

中圖分類號：F407.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）05（b）-0080-02

1? 激光再創(chuàng)造技術的構成

此項技術集合眾多先進技術，主要包括激光技術、CAD技術、數(shù)控技術以及機構設計技術等。激光再創(chuàng)造系統(tǒng)構成模塊多種多樣，主要有激光器系統(tǒng)、過程檢測系統(tǒng)、外光路傳輸系統(tǒng)等。在分析對零部件造成損壞的激光再創(chuàng)造技術的過程中，應該以損壞部位失效為出發(fā)點，以失效原因為依據(jù)，選用與之最為相符的熔覆材料以及工藝，在此基礎上開展工藝試驗，探尋在激光加工過程中最為優(yōu)良的工藝參數(shù)，當處于激光再制造狀態(tài)時，工作人員在質量方面評價已經(jīng)生成的熔覆層，進一步以再制造部件為對象，評估其各個方面的參數(shù)和指標，主要包括安全性能、經(jīng)濟性、使用壽命與系統(tǒng)整體和諧度。

2? 激光再制造技術特點

激光再制造的主要對象是使用價值缺乏的廢舊或損傷零部件，將其當作再制造毛坯，通過高新技術的應用，并且其主體為激光熔覆技術，由此進行批量修復，同時升級性能，最終得出激光再制造產(chǎn)品，這部分產(chǎn)品不管是技術性能還是質量均優(yōu)于新品，其特征與優(yōu)勢鮮明多樣，主要包括節(jié)能、環(huán)保與高效等。

此項技術最為突出的優(yōu)勢便是，可以利用先進激光熔覆技術制造出比基體材料性能更為優(yōu)質的覆層，確保其可以抵抗疲勞、預防輻射以及耐受高溫等。覆層這一表面材料厚度范圍較廣，低至幾十微米，高至十幾毫米，相較于應用于部件制作過程中的整體材料，其面積與厚度都相對較小，即便如此，工作部件關鍵功能仍在于此，與本體材料相比，進一步提高工件耐高溫與磨性以及抵抗腐蝕的性能，能夠在很大程度上節(jié)約金屬材料。

3? 激光再制造技術存在的問題

不管是國內還是國外，在表面工程材料領域中，激光再制造技術均成為一項熱點，而且其發(fā)展速度越來越快，不過仍舊存在部分關鍵問題，尚需進行全面、深入探究，并采取有效對策進行解決和處理。

3.1 激光再制造系統(tǒng)

現(xiàn)如今，我國所發(fā)明和研制的激光再制造系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性，并且其光束質量有待提高。根據(jù)送粉器實際情況來看，其送粉精度尚需提高，而且送粉噴嘴具體送粉的均勻度有待增強，否則極易導致堵塞現(xiàn)象。另外，缺乏對三種新型激光再制造系統(tǒng)的研究，一是全固態(tài)激光器，二是半導體激光器，三是光纖激光器。

3.2 實時檢測與反饋控制技術

激光再制造過程的實時檢測和反饋控制系統(tǒng)與再制造零件的成形精度和材料特性直接相關。通過在激光再制造過程中實時監(jiān)測熔池和熔覆層的厚度，然后使用檢測結果對工藝參數(shù)進行實時閉環(huán)控制。

3.3? 熔覆粉末數(shù)據(jù)庫

目前，許多學者已經(jīng)研究了各個領域設備的失效原因和激光熔覆修復，并盡快對這些研究工作進行了分類，以建立基于失效原因的熔覆層分類，重要的是給出每個包層和包層粉末數(shù)據(jù)庫的性能要求。

3.4 研制激光再制造專用粉末材料

目前，激光再制造中使用的金屬粉末是粉末冶金或熱噴涂粉末材料，應根據(jù)激光熔覆工藝的特點開發(fā)出適合激光熔覆的特殊粉末。

3.5 開展移動式柔性激光再制造系統(tǒng)

現(xiàn)場維修無法移動且處于腐蝕，摩擦和磨損狀態(tài)的大型設備，如大型火力發(fā)電站，水電站，核電站、船舶、軍械、油田鉆探、化學基地等正在緊急開展低成本移動柔性激光再制造系統(tǒng)的研究。

4? 激光再制造技術的應用

自激光再制造技術誕生以來，它已應用于冶金、汽車、航空航天、石化、電力等行業(yè)。

（1）冶金行業(yè)。

冶金工業(yè)中的激光再制造技術主要包括各種類型的軋輥、結晶器、熱切削刃和導向邊緣。通過何種方式應用激光再制造技術，基于熱軋輥表面，進行激光熔覆，可能出現(xiàn)一層硬度較高的鐵基，也可能是鎳基復合粉末，在世界范圍中這已經(jīng)成為一項廣泛關注的問題。

（2）航空行業(yè)。

在航空行業(yè)中所應用的零部件價格高昂，經(jīng)由激光再制造，能夠與零件新品性能一致甚至超出超越它。比如說航空發(fā)動機，其中包括鈦合金以及鎳基合金，當進行摩擦時出現(xiàn)粘著磨損，在應用以及維修發(fā)動機時，此為一項非常突出的難題，當處于惰性氣體環(huán)境中的時候，通過激光再制造技術的應用能夠得到質量較高的涂層，有利于燃氣渦輪發(fā)動機，為其零件修復提供重要幫助。

（3）汽車行業(yè)。

激光制造技術被普遍應用于汽車工業(yè)中，部分西方發(fā)達國家，基于汽車發(fā)動機氣門座圈，實施表面涂覆操作，在表面出現(xiàn)耐磨以及耐熱性能都比較強的硬度較大的合金涂層，所造成的熱影響較小，發(fā)生變形的概率小，不必進行調整的改進。

（4）石化行業(yè)。

石化行業(yè)的典型再制造產(chǎn)品有：大型柴油發(fā)動機轉子、發(fā)動機罩轉子、壓縮機轉子、軸承箱、鉆井泵軸、鉆井泵缸套和閥桿。

（5）電力行業(yè)。

電力行業(yè)激光再制造的典型產(chǎn)品有：大型電機轉子、渦輪轉子、軸流風機轉子等。

（6）機車行業(yè)。

在此行業(yè)中，激光再制造具有廣闊前景，所包含的內容多種多樣，比如高速火車輪轂激光強化及修復以及高速列車鐵軌激光強化等。移動式激光再制造加工中心的發(fā)展，在機車行業(yè)中逐漸成為一項亟需解決的事項。

（7）船舶行業(yè)。

在船舶中，不同類型的零部件，當出現(xiàn)磨損的時候，通過激光再制造技術的應用大體能夠得以修復，在此基礎上提升其整體性能，使其優(yōu)于新品，利用激光再制造技術進行修復的典型產(chǎn)品主要包括柴油機曲軸與增壓器轉子等。

5? 激光再制造技術發(fā)展前景

針對激光再制造技術而言，實質為一種綠色制造技術，與國家可持續(xù)發(fā)展計劃以及循環(huán)經(jīng)濟密切契合，同時在我國重點支持的多種高新技術中占據(jù)至關重要的地位，是其必不可少的一部分。在基礎研究逐漸拓展與深入的過程中，不斷擴大此項技術的應用范圍。當前我國所擁有的設備資產(chǎn)達到幾億元，每一年由于腐蝕或是磨損導致的廢舊設備以及停產(chǎn)，共造成千億元損失，由此使該技術市場前景廣闊。

6? 結語

綜上所述，激光制造技術應運而生，并且呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢，對零部件修復十分有利，為其開拓全新道路。就激光再制造修復層而言，其優(yōu)勢鮮明，不僅具有非常細密的組織，而且在完成修復之后發(fā)生變形的概率較小。與此同時，將修復層與基體集為一體，可以避免脫落，具有較高耐磨性等。在熔覆合金粉末方面，對其進行科學合理選擇和應用，由此提高修復層所具備的機械性能等。

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