超高速激光熔覆的發展前景
發布時間：
2023-01-11 12:37
高速激光熔覆：通過改變激光與粉末的作用過程，在熔池之上將粉末融熔或半融熔，將融熔或半融熔狀態的液體流送入熔池內，從而實現熔覆效率和表面質量的提升，形成冶金結合的表面涂層。熔覆完的涂層表面可進行快速激光掃描，再次提高表面質量。
激光熔覆技術解決了傳統電焊、氬弧焊等熱加工過程中不可避免的熱變形、熱疲勞損傷等一系列技術難題。激光熔覆技術經過數十年的發展，應用十分廣泛，特別是在工業應用中，如在航空航天、石油、船舶、工程機械與核電等行業中得到了廣泛應用。
激光熔覆踐行綠色制造
激光熔覆技術是綠色再制造技術的重要支撐技術之一，符合國家可持續發展戰略的高新技術。我國科學工作者在基礎理論研究方面處在國際先進水平，為激光熔覆技術的發展做出了巨大的貢獻。但另一方面，激光熔覆技術的應用水平和規模還不能適應市場的需求。需要解決工程應用中的關鍵技術，研究開發專用的合金粉末體系，開發專用的粉末輸送裝置與技術，系統研究無損傷修復的工藝方法，建立質量保證和評價體系，加大力度，培養工程應用方面的人才，相信在制造業市場競爭日趨激烈的今天，激光熔覆技術大有可為。
在過去很長一段時間，激光再制造在全球激光學術界都受到很大關注，歐洲、美國、日本、俄羅斯等國家都有深入研究，并廣泛用于航空航天、國防軍工，以及民用產品上。
中國激光熔覆概況
激光再制造的產業應用在我國推廣應用已有20多年。掌握激光熔覆技術的企業已經遍布山東、遼寧、江蘇、湖北、廣東、陜西、河北、河南等多個省市。由于激光再制造普遍用于石化、冶金、電力、鐵路、機械、汽車、航空、船舶等重工業，因此目前主要應用是以長江以北地區較多，市場份額也是北方占據較多。
較早的應用可能是從中科院金屬所、清華大學、江蘇大學等科研單位承接社會產業需求，定制化地給解決方案。后來，一批企業陸續進入激光再制造，提供激光熔覆、激光表面硬化、激光淬火、激光沖擊噴丸等工藝，為許多礦山機械、工程機械、石化等帶來了極大的便利。
目前我國從事激光再制造的民用企業大約40-50家，規模大的已經數億元，而小的則在千萬元以下。全年我國激光再制造的產值超過25億元，服務修復各個產業核心產品價值數百億元，為我國減少了許多重要行業的損失。在軍工方面的裝甲軍備、艦船等也有很多應用，目前難以統計。
超高速激光熔覆帶來行業顛覆
在激光切割、打標、焊接發展如火如荼，激光熔覆前景很好，但現實發展規模還很小。
一個方面原因，是加工效率低。傳統熔覆過程中熔覆線速度一般為600-1000mm/min，熔覆效率一般為0.15㎡/h。近年新出現的高速熔覆線速度可達20-150m/min,熔覆效率可達0.5-2㎡/h，整體加工效率為常規熔覆的3-5倍。
另一個原因是，激光熔覆以個性化單件加工為主，難以批量化。激光再制造或者說激光修復目前承接都是修理金屬部件的作用，而這些金屬部件磨損部位不同，常常都是要求單個加工，而且形狀各異，對三維修復、夾具固定的設計要求也高。這一點上，二維激光鋼板切割基本上一套設計通用。所以激光切割很容易實現批量化工作，而激光再制造很難批量化。
在2017年德國弗勞恩霍夫激光技術研究所（Fraunhofer ILT）和亞琛工業大學 （RWTH-Aachen）的研究者開發出一種超高速激光熔覆技術，德文稱之為 EHLA。這是全球最早推出的超高速熔覆技術。
超高速激光熔覆技術的發明是增材技術發展歷程中的革命性的一步，它解決了制約傳統熔覆技術大規模推廣的最大瓶頸-效率，從而也帶來了成本的大幅度降低，未來將會極大刺激金屬3D打印技術的產業化應用，具有里程碑的意義！
超高速激光熔覆技術極大地提升了加工效率，突破了原來傳統熔覆的技術瓶頸，有利于激光熔覆未來在我國開拓更多的應用。
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