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激光再制造技術在鋼鐵領域的應用

添加人:材料人 發布時間:2019-1-12 9:10:42 來源:微信公眾號

鋼鐵冶金行業是國家的基礎行業,同時屬于國家的重產業,且其設備繁雜、種類多、噸位重。由于摩擦、磨損等各種原因的存在,要維持設備的正常運轉,每年將消耗大量的備品備件。據統計,2003年濟南鋼鐵股份公司達到年產量334萬t鋼的規模,而公司每年用于設備修理的備品備件制造用度就高達1.2億元,備品備件修舊利廢數目達150t以上,創經濟效益2000萬元左右。因此,減少備品備件的消耗和對已使用設備的再制造修復對降低生產本錢,進步企業的經濟效益具有積極的促進作用,且降低本錢的空間很大。其中激光再制造技術對做好備品備件的修理、修復工作,對企業節能降耗具有非常現實的意義。
  激光再制造技術的主要種類
  1、激光淬火
  激光淬火技術是利用聚焦后的激光束進射到鋼鐵材料表面,使其溫度迅速升高到相變點以上,當激光移開后,由于仍處于低溫的內層材料的快速導熱作用,使受熱表層快速冷卻到馬氏體相變點以下,進而實現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到2毫米以上。
  2、激光熔覆與合金化
  激光熔覆技術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。對于冶金行業軋輥、導位、輸送輥、夾送輥、剪刃等大量易損件來說,激光熔覆與合金化技術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步的同時,生產本錢增加有限。顯然,合金粉末的設計、選擇與使用正確與否是該項技術能否成功的關鍵。
 3、激光焊接
  激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。其原理是將高強度的激光輻射至金屬表面,通過激光與金屬的相互作用,使金屬熔化形成焊接。由于其獨特的優點,已成功地應用于微、小型零件的精密焊接中。如目前我國鋼鐵行業處于主導地位的典型冷軋工藝路線是:轉爐冶煉-爐外精煉-初軋開坯-熱連軋-酸洗-冷軋-退火-平整-鍍鋅(錫)-成產品。在此典型的冷軋工藝中,帶材焊接設備必不可少。在運行過程中,先行鋼帶與后行鋼帶必須進行焊接,才能保證生產線的連續作業。硅鋼板帶在線運行時,需經多次“S”型彎曲變形和承受一定的運行張力,從而對焊縫的性能和質量有很高要求。
  激光再制造技術在鋼鐵冶金行業中的應用
  1、軋輥的修復與強化
  冶金行業生產設備大部分是在高(交變)應力、高熱應力的惡劣環境下工作,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。在這些設備中,各種軋輥無疑是其中最關鍵的設備零件,其消耗量大,價格昂貴,壽命是非不僅與產品本錢密切相關,而且直接決定鋼鐵制品的質量,尤其是表面質量和板型。采用激光堆焊修復各種軋輥,其中以小型軋輥和局部修復更為擅長。性能如能新件。
  激光淬火技術可對各種導軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進行表面強化。
  激光毛化汽車板由于涂漆后反射映像光澤度高,在國外被稱為“鏡面鋼板”,它是生產高級轎車面板的優質板材。因此,激光毛化冷軋薄板(帶)是汽車、家電、電子和輕產業生產需求的重要原材料。
2、各種軸類零件磨損、抱瓦、裂紋的修復
  各種軸類零件經激光堆焊處理后堆焊層無粗大的鑄造組織,堆焊層及界面組織細密,晶粒細化,無孔、砂眼、夾雜、裂紋等缺陷,性能如同新件。
  3、冶金行業中的各種高附加值的大、中、小型齒輪類零件的修復與強化
  激光堆焊技術可使各種高附加值的大、中、小型齒輪類零件性能得到恢復。驗收指標仍按原制造標準進行。
  4、高壓高速風機葉片的修復
  葉片因其工作環境較為惡劣,葉輪葉片進風口部位易嚴重腐蝕與磨損,一般使用3000~4000h即因葉輪葉片腐蝕與磨損失往平衡而報廢。采用激光堆焊技術可以使修復層與原基材為冶金結合,硬度達到HRC55左右。服役性能如同新件。
  激光再制造技術的成本分析
  激光加工最大的成本在于設備的一次性投資比較昂貴,一旦設備投進之后,在不考慮設備投進本錢的條件下,運行成本比較低。由于鋼鐵冶金設備中的軋輥、軸類零件、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,可以大大節約維修的時間,從而保證了及時生產,并且性能如同新件。
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