冶金激光再制造技術(shù)應(yīng)用

鋼鐵冶金行業(yè)是國(guó)家的基礎(chǔ)行業(yè)，同時(shí)屬于國(guó)家的重產(chǎn)業(yè)，且其設(shè)備繁雜、種類(lèi)多、噸位重。由于摩擦、磨損等各種原因的存在，要維持設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，每年將消耗大量的備品備件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年濟(jì)南鋼鐵股份公司達(dá)到年產(chǎn)量334萬(wàn)t鋼的規(guī)模，而公司每年用于設(shè)備修理的備品備件制造用度就高達(dá)1.2億元，備品備件修舊利廢數(shù)目達(dá)150t以上，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益2000萬(wàn)元左右。因此，減少備品備件的消耗和對(duì)已使用設(shè)備的再制造修復(fù)對(duì)降低生產(chǎn)本錢(qián)，進(jìn)步企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有積極的促進(jìn)作用，且降低本錢(qián)的空間很大。其中激光再制造技術(shù)對(duì)做好備品備件的修理、修復(fù)工作，對(duì)企業(yè)節(jié)能降耗具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

激光再制造技術(shù)的主要種類(lèi)

1.激光淬火

激光淬火技術(shù)是利用聚焦后的激光束進(jìn)射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升高到相變點(diǎn)以上，當(dāng)激光移開(kāi)后，由于仍處于低溫的內(nèi)層材料的快速導(dǎo)熱作用，使受熱表層快速冷卻到馬氏體相變點(diǎn)以下，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工件的表面相變硬化。如大型軋輥表面激光熔凝淬火的最大淬硬層深度可以達(dá)到2毫米以上。

2.激光熔覆與合金化

激光熔覆技術(shù)是采用激光束在選定工件表面熔覆一層特殊性能的材料,以改善工件表面性能的工藝。對(duì)于冶金行業(yè)軋輥、導(dǎo)位、輸送輥、夾送輥、剪刃等大量易損件來(lái)說(shuō)，激光熔覆與合金化技術(shù)的最大好處是將軋輥的整體合金化變成表面合金化或者熔覆，使軋輥等易損件的使用壽命大幅度進(jìn)步的同時(shí)，生產(chǎn)本錢(qián)增加有限。顯然，合金粉末的設(shè)計(jì)、選擇與使用正確與否是該項(xiàng)技術(shù)能否成功的關(guān)鍵。

3.激光焊接

激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。其原理是將高強(qiáng)度的激光輻射至金屬表面，通過(guò)激光與金屬的相互作用，使金屬熔化形成焊接。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成功地應(yīng)用于微、小型零件的精密焊接中。如目前我國(guó)鋼鐵行業(yè)處于主導(dǎo)地位的典型冷軋工藝路線是：轉(zhuǎn)爐冶煉-爐外精煉-初軋開(kāi)坯-熱連軋-酸洗-冷軋-退火-平整-鍍鋅(錫)-成產(chǎn)品。在此典型的冷軋工藝中，帶材焊接設(shè)備必不可少。在運(yùn)行過(guò)程中，先行鋼帶與后行鋼帶必須進(jìn)行焊接，才能保證生產(chǎn)線的連續(xù)作業(yè)。硅鋼板帶在線運(yùn)行時(shí)，需經(jīng)多次“S”型彎曲變形和承受一定的運(yùn)行張力，從而對(duì)焊縫的性能和質(zhì)量有很高要求。

激光再制造技術(shù)在鋼鐵冶金行業(yè)中的應(yīng)用

1、軋輥的修復(fù)與強(qiáng)化

冶金行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備大部分是在高(交變)應(yīng)力、高熱應(yīng)力的惡劣環(huán)境下工作，如連鑄輥、校直輥、槽型輥、半鋼輥、鑄管模、熱(冷)軋工作輥、高爐溜槽、料鐘等。在這些設(shè)備中，各種軋輥無(wú)疑是其中最關(guān)鍵的設(shè)備零件，其消耗量大，價(jià)格昂貴，壽命是非不僅與產(chǎn)品本錢(qián)密切相關(guān)，而且直接決定鋼鐵制品的質(zhì)量，尤其是表面質(zhì)量和板型。采用激光堆焊修復(fù)各種軋輥，其中以小型軋輥和局部修復(fù)更為擅長(zhǎng)。性能如能新件。

激光淬火技術(shù)可對(duì)各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進(jìn)行表面強(qiáng)化。

激光毛化汽車(chē)板由于涂漆后反射映像光澤度高，在國(guó)外被稱(chēng)為“鏡面鋼板”，它是生產(chǎn)高級(jí)轎車(chē)面板的優(yōu)質(zhì)板材。因此，激光毛化冷軋薄板(帶)是汽車(chē)、家電、電子和輕產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)需求的重要原材料。

2、各種軸類(lèi)零件磨損、抱瓦、裂紋的修復(fù)

各種軸類(lèi)零件經(jīng)激光堆焊處理后堆焊層無(wú)粗大的鑄造組織，堆焊層及界面組織細(xì)密，晶粒細(xì)化，無(wú)孔、砂眼、夾雜、裂紋等缺陷，性能如同新件。

3、冶金行業(yè)中的各種高附加值的大、中、小型齒輪類(lèi)零件的修復(fù)與強(qiáng)化

激光堆焊技術(shù)可使各種高附加值的大、中、小型齒輪類(lèi)零件性能得到恢復(fù)。驗(yàn)收指標(biāo)仍按原制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

4、高壓高速風(fēng)機(jī)葉片的修復(fù)

葉片因其工作環(huán)境較為惡劣，葉輪葉片進(jìn)風(fēng)口部位易嚴(yán)重腐蝕與磨損，一般使用3000～4000h即因葉輪葉片腐蝕與磨損失往平衡而報(bào)廢。采用激光堆焊技術(shù)可以使修復(fù)層與原基材為冶金結(jié)合，硬度達(dá)到HRC55左右。服役性能如同新件。

激光再制造技術(shù)的本錢(qián)分析

激光加工最大的本錢(qián)在于設(shè)備的一次性投資比較昂貴，一旦設(shè)備投進(jìn)之后，在不考慮設(shè)備投進(jìn)本錢(qián)的條件下，運(yùn)行本錢(qián)比較低。由于鋼鐵冶金設(shè)備中的軋輥、軸類(lèi)零件、葉片以及齒輪等都是高附加值的零件，激光加工的用度均在原值的25%以下。而且激光加工的周期短，可以大大節(jié)約維修的時(shí)間，從而保證了及時(shí)生產(chǎn)，并且性能如同新件。