激光熔覆——設(shè)備的“第二次生命”

日常生活中，使用時間較長的鐵制品，通常能看到肉眼可見的生銹狀況，而鋁制品即使使用很久，也仍然光亮如新。同樣都是容易被氧化的金屬，為什么會有這樣的差別呢？

其實，鋁制品和鐵制品一樣都會“生銹”，只不過鐵制品氧化生成的氧化鐵是疏松的，而鋁制品只會生成一層致密的氧化膜，這層膜阻止了氧化過程的進(jìn)一步進(jìn)行。從原理來說，激光熔覆作為一種材料表面改性技術(shù)，就是人工模擬了鋁材生成氧化膜的自然過程。

由于某些材料表面性質(zhì)不能達(dá)到我們需要的標(biāo)準(zhǔn)，我們需要另外提供一些粉末狀的涂層材料放置于基材表面（視具體情況，也可以采用送絲形式），用激光照射使基材與涂層同時熔化形成熔池，并快速凝固形成緊密結(jié)合的混合表面涂層，達(dá)到改善基體材料表面性質(zhì)的作用。

根據(jù)需求不同，這層表面涂層需要達(dá)到耐磨或者耐腐蝕、耐高溫、抗氧化等不同效果，由于適應(yīng)性良好，基材與涂層結(jié)合穩(wěn)固，成本相對較低，近年來正得到越來越多的關(guān)注。 在這個過程中，涂層粉末的材料選擇十分重要，通常選擇包括金屬合金粉末，陶瓷材料或者復(fù)合材料等。金屬合金粉末材質(zhì)堅硬，著重于改善抗腐蝕和耐磨性；陶瓷材料通常防熱絕緣效果較好；復(fù)合材料則能結(jié)合各自的優(yōu)勢。

激光熔覆技術(shù)也是增材制造的一種，特別適合對設(shè)備局部進(jìn)行改良，因而適合某些特定部位磨損、腐蝕嚴(yán)重或者容易產(chǎn)生裂紋形變的設(shè)備。只需要對這些局部進(jìn)行熔覆處理，就可以使設(shè)備表面組織致密，無裂紋和氣泡，熔覆層厚，強(qiáng)韌性好，更耐用，也間接節(jié)約了整體成本。

以采礦設(shè)備為例，在礦山開采過程中，煤機(jī)設(shè)備用量大、磨損快、運(yùn)行環(huán)境惡劣、有長期穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行的需求。采礦設(shè)備整體體積龐大，如果停產(chǎn)維護(hù)會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而其在運(yùn)作中受損嚴(yán)重的往往只是其中的一部分，比如齒輪、齒輪軸、液壓支架等，表面經(jīng)常受到磨損、腐蝕和高溫等因素的影響導(dǎo)致密封失效，造成安全隱患。

我國是世界上煤炭產(chǎn)量最高的國家，也是最大的煤礦液壓支架生產(chǎn)國，對惡劣條件下的液壓支架處理需求十分巨大。在這樣的條件下，采用激光熔覆技術(shù)處理煤礦設(shè)備勢在必行。經(jīng)處理后的煤礦設(shè)備表面性質(zhì)優(yōu)異，堅固耐用。創(chuàng)鑫激光子公司寶辰鑫近來推出面向熔覆應(yīng)用的專用激光器及行業(yè)解決方案，可以在惡劣復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，保證熔覆處理效果。

再如石油鉆井設(shè)備。石油開采現(xiàn)場的工況條件往往也較為苛刻，如石油鉆鋌、軸瓦、輪盤等許多金屬零部件長期處于較重載荷之下，并伴有油水介質(zhì)的腐蝕和磨損。特別是鉆鋌需要較高韌性和抗沖擊力，又需要較強(qiáng)抗腐蝕性。整體采用高性能合金鋼成本過高，而采用普通碳鋼，經(jīng)過長期運(yùn)行后在一些局部容易存在磨損區(qū)，對安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。

由于整體修復(fù)需要停產(chǎn)處理，這時可以采用激光熔覆針對性精確修補(bǔ)，讓鉆鋌設(shè)備“起死回生”。相對于傳統(tǒng)的電鍍、堆焊處理，不產(chǎn)生額外的污染，同時避免二次高溫變形脫落、腐蝕穿孔，是當(dāng)前最適宜的表面處理方法。武鋼華工激光經(jīng)過多年對激光熔覆工藝的研發(fā)，深入了解各個行業(yè)的加工需求，研發(fā)出超高速激光熔覆傳統(tǒng)激光熔覆、寬光斑激光熔覆、內(nèi)孔激光熔覆等先進(jìn)工藝。適合于客戶不同產(chǎn)線的工藝需求，有效提升客戶產(chǎn)品質(zhì)量、降低綜合運(yùn)行成本。

雖然相對于激光切割、激光焊接，激光熔覆在激光產(chǎn)業(yè)中的份額仍然只是一小部分，然而在其他激光應(yīng)用趨于飽和，走向“內(nèi)卷”的現(xiàn)狀下，激光熔覆技術(shù)在多方面領(lǐng)先于傳統(tǒng)表面處理工藝，產(chǎn)業(yè)更迭仍有著廣闊的空間，同時高度契合我國雙碳目標(biāo)科技路線圖，因此仍然具備“突出重圍”，為激光產(chǎn)業(yè)帶來新機(jī)遇的可能性。

審核編輯：黃飛