激光熔覆技術(shù)在零部件方面的修復(fù)和加固

煉鋼、各種熱軋和冷軋生產(chǎn)線、鍍鋅線等生產(chǎn)過(guò)程中大量使用高負(fù)荷、高速度、高精度、高合金的承載設(shè)備，其零部件在生產(chǎn)條件下服役，產(chǎn)生腐蝕、磨損和疲勞損傷或失效。但是，這些大量的設(shè)備零部件在鋼鐵生產(chǎn)中形成了大量的生產(chǎn)消耗，占據(jù)了非常大的生產(chǎn)成本和資源浪費(fèi)。據(jù)初步估算，我國(guó)鋼鐵行業(yè)各軋鋼生產(chǎn)線每年重要零部件的消耗僅達(dá)到100億元。傳統(tǒng)的方法主要是更換這些設(shè)備的零部件，即使零部件不能使用報(bào)廢或者整機(jī)更換，也要預(yù)留大量的備件，占用巨大的資金和資源。同時(shí)，損壞、失效、報(bào)廢的零部件或整機(jī)基本都被當(dāng)作廢品處理，這樣的鏈條疊加造成的資源和資金浪費(fèi)非常驚人。

激光熔覆技術(shù)、激光快速原型制造技術(shù)、激光納米合金化和表面強(qiáng)化技術(shù)等高新技術(shù)的有效應(yīng)用，為此類設(shè)備和零件的修復(fù)改造開(kāi)辟了一條全新的途徑。它不僅可以使失效或報(bào)廢的設(shè)備和零件起死回生，還可以延長(zhǎng)新產(chǎn)品的使用壽命，甚至達(dá)到多次生命周期的效果。比如大量易磨損易疲勞的零件，如傳動(dòng)連軸、叉形頭、中間軸、傳動(dòng)齒輪、萬(wàn)向節(jié)、平頭套、輥軸、飛剪、輥端套、卷取機(jī)彈簧座盒、齒輪軸、減速機(jī)外殼等。用在各種冷、熱軋鋼材生產(chǎn)線上的，經(jīng)激光復(fù)制熔覆技術(shù)和快速原型技術(shù)修復(fù)，其使用性能已恢復(fù)到原新件的技術(shù)指標(biāo)。而且大部分都可以提高使用壽命周期?？梢远啻涡迯?fù)，達(dá)到使用周期長(zhǎng)的效果。

軋制生產(chǎn)線上的軋輥、輸送輥、支承輥、立輥、導(dǎo)輥、起伏輥等各種輥軸部件由鍛造合金鋼、鑄造合金鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵等不同材料制成。各種軋輥零件都是在高溫、高變載荷、冷熱交替、腐蝕、磨損和疲勞的工作條件下使用的。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鋼鐵企業(yè)各種軋輥年消耗約80-100億元。采用激光納米陶瓷(原料:非金屬礦物)合金化和激光復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行表面強(qiáng)化，提高了表面強(qiáng)度、硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性、紅硬性、耐蝕性、抗疲勞性等性能指標(biāo)，有效增加了軋輥的通鋼量。已在多家鋼鐵企業(yè)得到應(yīng)用，軋輥等各種軋輥的使用壽命普遍可提高50%至數(shù)倍。

例如，支承輥廣泛用于軋制中厚鋼板和薄鋼板的冷熱生產(chǎn)線，其重量從30多噸到120多噸不等。支承輥分別由鑄鋼和鍛鋼制成。目前，許多大型支承輥依賴進(jìn)口。支承輥是一種被動(dòng)輥，在使用過(guò)程中受力復(fù)雜。它在跑的時(shí)候，前面擠，下面直接壓，后面拉，深層受剪應(yīng)力。因此，支承輥在工作時(shí)，承受著擠、壓、拉、切等交變載荷。在接觸點(diǎn)附近，輥體的工作部分剝落，剝落部分是輥體受力較大的部分。失效小支撐輥的傳統(tǒng)維護(hù)方法是電弧堆焊。用這種方法修復(fù)的支承輥的使用性能和壽命達(dá)不到新輥的水平。目前大型支承輥無(wú)法用常規(guī)的電弧堆焊方法修復(fù)，只能報(bào)廢。激光快速成型技術(shù)可用于修復(fù)各種規(guī)格和材料的支承輥。根據(jù)各種支撐輥的材質(zhì)和性能要求，可以設(shè)計(jì)和使用優(yōu)于原輥身材料的激光快速成型用合金材料，使得修復(fù)后的支撐輥的強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性、抗疲勞性等指標(biāo)和使用壽命均優(yōu)于新支撐輥。按目前我國(guó)年產(chǎn)鋼4.7億噸計(jì)算，每年消耗支撐輥約10億元。激光快速成型技術(shù)和再制造工程技術(shù)可以創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。

實(shí)踐證明，如果對(duì)軋輥表面進(jìn)行激光淬火，其硬度可由原來(lái)的68HSD提高到78~82HSD，軋輥的使用壽命可由原來(lái)的8小時(shí)更換提高到24小時(shí)更換。僅此一項(xiàng)就可降低鋼鐵企業(yè)軋輥消耗成本50%左右，增加鋼鐵企業(yè)軋制產(chǎn)量5%~10%。這一效益根據(jù)滾動(dòng)規(guī)模從8000萬(wàn)元到3億元不等。激光熔覆設(shè)備是指將選定的涂層材料通過(guò)不同的送料方式置于熔覆基體表面，然后通過(guò)激光照射與基體表面的薄層熔化，快速凝固后形成稀釋度極低且與基體冶金結(jié)合的表面涂層的工藝方法，顯著提高基層表面的耐磨性、耐腐蝕性、耐熱性、抗氧化性和電氣特性， 從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。

審核編輯：湯梓紅