隨著再制造理念逐漸被社會接受,我國再制造產業正取得積極進展,產業規模不斷擴大。傳統再制造技術主要包括氬弧焊、噴涂、電鍍、刷鍍等。激光再制造技術是近年來新興的一種技術模式,激光熔覆為激光再制造技術的主要手段之一。激光再制造技術的出現打破了傳統再制造技術在可修復材料及修復零件形狀等方面的限制,突破了再制造技術的局限性,采用激光再制造技術修復高溫、高壓、高轉速渦輪動力機械零部件,已先后被石化、電力、冶金、汽車等十幾個行業認可。2008年,徐濱士院士將激光加工技術納入再制造領域,稱為激光再制造。
激光再制造的技術具有優質、高效、節能、節材、環保等優勢,通常以損傷及廢舊的零部件作為再制造對象,但在實際生產應用中發現,由激光再制造處理過的廢舊部件不僅僅恢復原有的性能參數,甚至優于新件的性能指標,所以近年來激光再制造技術也逐步成為新品提高性能的一種手段。
激光再制造設備
常用的激光再制造裝備為CO2激光再制造成套設備,此類裝備一般為五軸機床式結構,應用較廣泛,但CO2激光波長較長(10.6μm),金屬對該波長的吸收率較低,采用硬光路傳遞激光光束,系統的柔性較差。近兩年采用光纖傳導的光纖激光及半導體激光再制造裝備的出現掀起了再制造技術革新的新高潮,其高柔性、短波長(0.8~1.07μm)的特性決定了光纖激光及半導體激光應用的良好前景。下面以新松公司自有的6kW橫流CO2激光再制造平臺及10kW光纖激光再制造平臺為例,介紹激光再制造裝備的特點。
1.6kW橫流CO2激光再制造平臺
6kW橫流CO2激光再制造平臺主要包括6kW橫流CO2激光器、冷水機、工作臺、送粉器、激光加工頭等,采用五軸龍門式機床結構,適應平面、曲面及回轉面等零部件的激光再制造應用,如曲軸、齒輪軸、汽車模具、軸套的激光修復,其加工范圍為3.8m×2m×1.8m,可修復工件載重為15t。
其中送粉器及送粉頭是激光熔覆主要輔助裝置,根據工件的要求不同送粉頭又分為同軸式送粉頭和旁軸式送粉頭。新松公司自主研發了雙料倉負壓式送粉器(圖2a)、同軸送粉頭(圖2b)及旁軸送粉頭(圖2c),經產業化應用考核,系統性能穩定,加工效果良好。新松公司研發的XSL-PF-01B-2雙料倉負壓式送粉器采用載氣式送粉結構,可以實現長距離的粉末輸送,是實施激光熔覆的關鍵輔助設備,送粉粒度20~150μm,粉末輸送量5~150g/min,該送粉器能滿足各類金屬零部件激光熔覆工藝的送粉要求。送粉器的功能特點包括:
1)可實現加工設備(如激光器)控制主機的集成控制;