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激光再制造技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用
2013-03-13
改革開放以來，國外大批的高精尖設(shè)備引入我國，許多重大工程裝備造價十分昂貴，一旦出現(xiàn)損壞，使生產(chǎn)線中斷。特別是進(jìn)口設(shè)備，缺少備件，臨時引進(jìn)不僅價格昂貴，而且時間緊迫，不能保證及時生產(chǎn)，將造成重大的經(jīng)濟損失。因此，開展重大裝備修復(fù)，發(fā)展快速、高效、精密的修復(fù)技術(shù)不僅具有廣闊的市場需求，而且具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。
常規(guī)修復(fù)技術(shù)的種類很多，每種技術(shù)有其擅長之處，也有應(yīng)用的局限性，而精密可控成形再制造的修復(fù)技術(shù)已成為重要發(fā)展方向。
近年來，國際上誕生了一門新興技術(shù)—再制造技術(shù)（Refabricating Technology）。與以往修復(fù)技術(shù)不同，再制造技術(shù)是一種全新概念的先進(jìn)修復(fù)技術(shù)，它集先進(jìn)高能束技術(shù)、先進(jìn)數(shù)控和計算機技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)、光電檢測控制技術(shù)為一體，不僅能使損壞的零件恢復(fù)原有或近形尺寸，而且性能達(dá)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(jìn)制造技術(shù)。文中介紹了激光再制造系統(tǒng)的組成、材料選擇原則、多層熔敷后的效果及工業(yè)應(yīng)用實例。
紅外溫度監(jiān)控系統(tǒng)：
在激光熔敷修復(fù)過程中，由于多層疊加，熔層表面溫度會隨高度增加而增加，在尖角處也會引起熱量陡增。必須對熔池溫度面進(jìn)行實時監(jiān)測，并將測溫結(jié)果反饋給激光器和數(shù)控機床，控制激光器功率輸出以及CNC機床的運動速度，以保持熔池溫度穩(wěn)定。其測溫原理為：激光涂層吸收的能量EA，一部分用于熔化粉末Ep，一部分以熱輻射的形式向外散出ER，一部分用于熱傳導(dǎo)ET，一部分用于與環(huán)境對流Ec，即：
激光修復(fù)層與基體是冶金結(jié)合，層內(nèi)組織均勻細(xì)致，消除了氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。而熱噴涂層與基體不是冶金結(jié)合，界面為機械粘接，存在氣孔。熱噴涂層內(nèi)有大量氣孔、夾渣、組織粗大。顯然激光修復(fù)后顯微組織和性能優(yōu)于熱噴涂工藝。
激光熔敷技術(shù)誕生以來，作為一種修復(fù)技術(shù)已得到許多重要應(yīng)用。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(fù)，美國海軍試驗室用于修復(fù)艦船螺旋槳葉。國內(nèi)對此項技術(shù)應(yīng)用也在近年來取得很大進(jìn)展。天津工業(yè)大學(xué)已將此技術(shù)用于冶金軋輥，拉絲輥的修復(fù)，石油行業(yè)的采油泵體、主軸的修復(fù)，鐵路、石化行業(yè)大型柴油機曲軸的修復(fù)，均收到良好的效果。
目前上述修復(fù)工作都采用一維激光熔敷方法，只能解決部分修復(fù)零件，而且僅是修復(fù)概念上的工作。事實上，在生產(chǎn)中還有大量的復(fù)雜貴重裝備需要三維激光再制造技術(shù)，特別是不能移動的大型設(shè)備需要解決現(xiàn)場修復(fù)問題?？梢灶A(yù)見，隨著該項技術(shù)的發(fā)展與完善，在經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中將發(fā)揮巨大作用 來源：示波器 http://vntnorcwa.cn/
常規(guī)修復(fù)技術(shù)的種類很多，每種技術(shù)有其擅長之處，也有應(yīng)用的局限性，而精密可控成形再制造的修復(fù)技術(shù)已成為重要發(fā)展方向。
近年來，國際上誕生了一門新興技術(shù)—再制造技術(shù)（Refabricating Technology）。與以往修復(fù)技術(shù)不同，再制造技術(shù)是一種全新概念的先進(jìn)修復(fù)技術(shù)，它集先進(jìn)高能束技術(shù)、先進(jìn)數(shù)控和計算機技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)、光電檢測控制技術(shù)為一體，不僅能使損壞的零件恢復(fù)原有或近形尺寸，而且性能達(dá)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(jìn)制造技術(shù)。文中介紹了激光再制造系統(tǒng)的組成、材料選擇原則、多層熔敷后的效果及工業(yè)應(yīng)用實例。
紅外溫度監(jiān)控系統(tǒng)：
在激光熔敷修復(fù)過程中，由于多層疊加，熔層表面溫度會隨高度增加而增加，在尖角處也會引起熱量陡增。必須對熔池溫度面進(jìn)行實時監(jiān)測，并將測溫結(jié)果反饋給激光器和數(shù)控機床，控制激光器功率輸出以及CNC機床的運動速度，以保持熔池溫度穩(wěn)定。其測溫原理為：激光涂層吸收的能量EA，一部分用于熔化粉末Ep，一部分以熱輻射的形式向外散出ER，一部分用于熱傳導(dǎo)ET，一部分用于與環(huán)境對流Ec，即：
激光修復(fù)層與基體是冶金結(jié)合，層內(nèi)組織均勻細(xì)致，消除了氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。而熱噴涂層與基體不是冶金結(jié)合，界面為機械粘接，存在氣孔。熱噴涂層內(nèi)有大量氣孔、夾渣、組織粗大。顯然激光修復(fù)后顯微組織和性能優(yōu)于熱噴涂工藝。
激光熔敷技術(shù)誕生以來，作為一種修復(fù)技術(shù)已得到許多重要應(yīng)用。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(fù)，美國海軍試驗室用于修復(fù)艦船螺旋槳葉。國內(nèi)對此項技術(shù)應(yīng)用也在近年來取得很大進(jìn)展。天津工業(yè)大學(xué)已將此技術(shù)用于冶金軋輥，拉絲輥的修復(fù)，石油行業(yè)的采油泵體、主軸的修復(fù)，鐵路、石化行業(yè)大型柴油機曲軸的修復(fù)，均收到良好的效果。
目前上述修復(fù)工作都采用一維激光熔敷方法，只能解決部分修復(fù)零件，而且僅是修復(fù)概念上的工作。事實上，在生產(chǎn)中還有大量的復(fù)雜貴重裝備需要三維激光再制造技術(shù)，特別是不能移動的大型設(shè)備需要解決現(xiàn)場修復(fù)問題?？梢灶A(yù)見，隨著該項技術(shù)的發(fā)展與完善，在經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中將發(fā)揮巨大作用 來源：示波器 http://vntnorcwa.cn/
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