1、動(dòng)力設(shè)備修復(fù)和改造

在冶金、石油(petroleum)、化工、電力、鐵路、船舶、礦山、航空等國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)中使用著大量的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，例如：汽輪機(jī)、離心壓縮(compression)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、螺桿壓縮機(jī)、高爐透平發(fā)電TRT、煙氣輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、地面燃機(jī)、水輪機(jī)、制氧機(jī)、水泵、柴油機(jī)、工業(yè)透平、增速機(jī)等等。特別是70年代末以來引進(jìn)的大量進(jìn)口渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備(shèbèi)（機(jī)組），經(jīng)過長(zhǎng)周期各種工況條件下服役，因腐蝕、磨損和疲勞等因素，所有設(shè)備（機(jī)組）均存在著使用中的損傷失效，有的則處在報(bào)廢或即將報(bào)廢狀態(tài)。而常規(guī)的技術(shù)和工藝方法不能，也不敢動(dòng)及這些關(guān)鍵的、價(jià)值貴重的設(shè)備（機(jī)組），稍有失誤將造成設(shè)備（機(jī)組）失效和破壞，從而帶來的是潛在的巨大的產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)損失。

在鋼鐵冶金行業(yè)，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（機(jī)組）是提供能源和動(dòng)力的載體。超高速激光熔覆技術(shù)既滿足了對(duì)材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。鋼鐵企業(yè)擁有的各種規(guī)格進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)的軸流壓縮機(jī)（風(fēng)機(jī)），單級(jí)、多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)、H型氧壓機(jī)、氮壓機(jī)、螺桿壓縮機(jī)、自備電廠的各種型號(hào)汽輪機(jī)、高爐能量回收使用的單級(jí)、雙級(jí)透平發(fā)電TRT機(jī)組、各種發(fā)電及電動(dòng)機(jī)、大型水泵等渦輪動(dòng)力設(shè)備。再制造工程技術(shù)為這些重大關(guān)鍵設(shè)備（機(jī)組）提供了安全可靠，質(zhì)量保障(assure)，性能穩(wěn)定提升的綜合技術(shù)。激光熔覆仿形技術(shù)和激光快速成形技術(shù)在這些關(guān)鍵設(shè)備和零部件修復(fù)及再造應(yīng)用，又使再制造工程技術(shù)得到發(fā)展。

近兩年來，采用再造應(yīng)用工程技術(shù)和激光熔覆技術(shù)及快速成形技術(shù)等高新技術(shù)為寶鋼、鞍鋼、本鋼、首鋼、武鋼、唐鋼、太鋼、攀鋼、包鋼等全國(guó)近95%鋼鐵企業(yè)修復(fù)和改造大量的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（機(jī)組），特別是各種進(jìn)口的關(guān)鍵機(jī)組（設(shè)備）。為各企業(yè)保障設(shè)備的正常有效運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了設(shè)備的使用壽命(lifetime)，延長(zhǎng)了其服役周期。同時(shí)，也為鋼鐵行業(yè)各企業(yè)節(jié)約了大量維修費(fèi)用，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2、高載荷、高轉(zhuǎn)速、高精度、高合金零部件(assembly unit)的修復(fù)和強(qiáng)化

鋼鐵企業(yè)煉鋼、各種熱軋、冷軋生產(chǎn)線、鍍鋅(zinc)線等生產(chǎn)過程中使用著大數(shù)量的高載荷、高轉(zhuǎn)速、高精度、高合金的承載設(shè)備，其零部件在生產(chǎn)工況環(huán)境下服役，產(chǎn)生腐蝕、磨損和疲勞損傷或失效報(bào)廢。而這些大量的設(shè)備零部件在鋼鐵生產(chǎn)中形成了大的生產(chǎn)消耗，占據(jù)著非常大的生產(chǎn)成本和資源浪費(fèi)。據(jù)初步估算，全國(guó)鋼鐵行業(yè)每年僅各種軋鋼生產(chǎn)線上的重要零部件消耗達(dá)100億元。傳統(tǒng)辦法主要是更換這些設(shè)備零部件，甚至因零部件無法使用報(bào)廢或者更換整機(jī)，必須儲(chǔ)備大量的備件，占用巨額的資金和資源。同時(shí)，損傷失效和報(bào)廢的零部件或者整機(jī)基本上作為廢品處理，如此連鎖疊加造成的資源和資金浪費(fèi)非常驚人。

激光熔覆技術(shù)、激光快速成形制造技術(shù)、激光納米合金化和表面強(qiáng)化技術(shù)等高科技技術(shù)的有效應(yīng)用，為這類設(shè)備和零部件的修復(fù)再造開辟了一條嶄新的途徑。既能使失效或報(bào)廢設(shè)備及零部件“起死回生”，又可以使新品延長(zhǎng)使用壽命，甚至可以達(dá)到多壽命周期的效果。例如：在冷、熱軋鋼各種生產(chǎn)線上使用的傳動(dòng)接軸、叉頭、中間軸、傳動(dòng)齒輪、萬向節(jié)、扁頭套、軋輥軸、飛剪、輥端軸套、卷取機(jī)彈簧座箱，減速機(jī)齒輪軸和殼體等等大量易磨損和疲勞零部件，經(jīng)過激光仿形熔覆技術(shù)和快速成形技術(shù)修復(fù)后，使用性能恢復(fù)了原有新件的技術(shù)指標(biāo)。而且，大部分又可以提高其使用壽命周期。有則，可以多次修復(fù)，達(dá)到多使用壽命周期的效果。

軋鋼生產(chǎn)線上的各種軋輥、輸送輥、支承輥、豎輥、導(dǎo)向輥、沉浮輥等輥軸類零部件，采用各種鍛合金鋼、鑄合金鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵等不同材質(zhì)制造(zhì zào)。各種軋輥類件均使用在具有高溫、高變載荷、冷熱交變、腐蝕、磨損及疲勞工況條件下。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)鋼鐵企業(yè)每年各種軋輥消耗約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)化處理(processing)，提高了表面的強(qiáng)度、硬度、耐磨、熱穩(wěn)定性和紅硬性及耐腐蝕、耐疲勞等性能指標(biāo)，有效地提高軋輥的過鋼量。經(jīng)多家鋼鐵企業(yè)應(yīng)用，一般使軋輥等各種輥類使用周期可提高50%至數(shù)倍。

例如：軋制中厚鋼板和薄板的冷熱生產(chǎn)線上大量使用的支承輥，重量從30多噸至120多噸，支承輥分別由鑄鋼和鍛鋼制造。目前其中大型支承輥很多依賴進(jìn)口。支承輥屬于被動(dòng)輥，在其工作服役中承受復(fù)雜的應(yīng)力作用。運(yùn)行時(shí)其前方受擠，正下方受壓，后方受拉，深層受剪切應(yīng)力作用。因此，支承輥在工作時(shí)，接觸點(diǎn)附近承受擠、壓、拉、切等交變載荷作用，輥身工作部位產(chǎn)生剝落，產(chǎn)生剝落的部位是輥身大受力部位。已經(jīng)失效的小型支承輥傳統(tǒng)的維修方法是采用電弧堆焊。經(jīng)此種方法修復(fù)后的支承輥使用性能和使用壽命都無法達(dá)到新輥的水平。大型支承輥目前采用常規(guī)的電弧堆焊方法還無法修復(fù)，只能做報(bào)廢處理。采用激光快速成形技術(shù)可以修復(fù)各種規(guī)格和材料制造的支承輥，可以根據(jù)各類型支承輥的材質(zhì)和使用性能要求，設(shè)計(jì)和使用優(yōu)于原輥身材質(zhì)的激光快速成形用合金材料，使修復(fù)后支承輥身強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕、耐疲勞性等指標(biāo)和使用壽命均優(yōu)于制造新支承輥。國(guó)內(nèi)按目前每年產(chǎn)鋼4.7億噸計(jì)算，每年消耗支承輥約10億元。激光快速成形技術(shù)和再制造工程技術(shù)可以創(chuàng)造非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益及深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。

實(shí)踐證明，如果將軋輥表面進(jìn)行激光淬火處理，其硬度（Hardness)可由原來的68HSD上升到78~82HSD，軋輥壽命(lifetime)也原來的8小時(shí)更換一次提高到24小時(shí)更換一次，僅此一項(xiàng)就可以降低鋼鐵企業(yè)軋輥消耗（consume)成本約50%，提高鋼鐵企業(yè)軋鋼產(chǎn)量5%~10%，這一效益(benefit)根據(jù)軋鋼的規(guī)模不同效益在8000萬元到3億元之間。激光熔覆設(shè)備是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了對(duì)材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。

3、汽車覆蓋（Cover)件大型模具激光修復(fù)與強(qiáng)化

在汽車工業(yè)中，汽車覆蓋件如駕駛室、引擎蓋等部件都是通過沖壓成型的，而機(jī)械沖壓對(duì)模具的磨損和破壞性很大。模具一旦磨損，沖壓出來的產(chǎn)品質(zhì)量就會(huì)下降，為此必須更換新的模具，從而造成模具的浪費(fèi)和消耗很大，如何提高模具的使用壽命成為該類企業(yè)降低（reduce)生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑和方法。此前，由于該類模具比較大，進(jìn)行熱處理比較困難。很多企業(yè)往往不進(jìn)行熱處理或采用火焰法進(jìn)行處理，效果往往很不理想。而受到技術(shù)條件的限制，激光熱處理方法在此類大型模具上也少有應(yīng)用。

因此，激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用能大幅降低（reduce)汽車覆蓋件的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，是汽車零配件生產(chǎn)企業(yè)的重要技術(shù)裝備。

4、礦山機(jī)械零件的激光強(qiáng)化與修復(fù)

采掘機(jī)截齒

截齒是采掘機(jī)組上直接切割煤巖的關(guān)鍵零件，屬易損件。其失效方式主要是磨損失效，磨損失效的主要形式為截齒端部基體磨損，導(dǎo)致合金頭剝落。一般的國(guó)內(nèi)普通截齒抗磨損性能較差和較短的使用壽命較短的特點(diǎn)，從而加大了井下作業(yè)的強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)效率。因此，研制一種工藝先進(jìn)、技術(shù)穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動(dòng))，并能提高截齒端部的耐磨性，進(jìn)而延長(zhǎng)使用壽命的表面處理技術(shù)是十分必要的。

采用激光熔覆技術(shù)后，截齒平均顯微硬度為HV800，洛氏硬度為65HRC；激光合金化截齒的平均顯微硬度為HV1099，洛氏硬度為70HRC；激光淬火截齒的平均顯微硬度為HV750，洛氏硬度為62HRC。激光熔覆和合金化工藝涂層與基體為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高。

實(shí)驗(yàn)巷道203運(yùn)輸巷為半煤巖巷道，硬度為5－6，斷面尺寸為9.8m2；1403回風(fēng)巷為半煤巖巷道，硬度為5－6，斷面尺寸為11 m2。激光熔覆截齒在203巷道掘進(jìn)90米，后在1403巷道掘進(jìn)60米，共開挖半煤巖1542m3。 表面合金化截齒在1403巷道掘進(jìn)260米，開挖半煤巖2860 m3。普通截齒在這種煤巖層只可以掘進(jìn)30-50米。

經(jīng)試驗(yàn)，激光強(qiáng)化截齒端頭表面硬度、耐磨(nài mó)度有明顯提高，截齒使用(use)壽命顯著延長(zhǎng)。與普通截齒相比，激光熔覆截齒壽命延長(zhǎng)了3-4倍，表面合金化截齒壽命延長(zhǎng)5-6倍。激光技術(shù)在截齒表面工程技術(shù)上的應(yīng)用，是利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大氣（dàqì）環(huán)境下進(jìn)行無污染操作，在廉價(jià)金屬材料表面形成一層硬度高、無裂紋，且與基體呈冶金結(jié)合的高性能(xìng néng)涂層，將金屬良好的堅(jiān)韌性和涂層材料的高硬度、高化學(xué)穩(wěn)定性、高耐磨(nài mó)性結(jié)合起來，創(chuàng)新了高性能涂層的生產(chǎn)工藝。應(yīng)用(application)抗磨損新型激光強(qiáng)化截齒，可以減少截齒更換檢修時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，同時(shí)又能節(jié)約大量的資金，對(duì)于建設(shè)節(jié)約性社會(huì)有著廣泛(extensive)而深遠(yuǎn)的意義。

礦用大型液壓支架立柱

國(guó)內(nèi)普通立柱是通過表面鍍烙方法，來實(shí)現(xiàn)表面防生銹、防腐蝕，因?yàn)殄兝訉幽湍バ圆?，其壽?lifetime)為1-1.5年，鍍烙層會(huì)出現(xiàn)起皮、脫皮的現(xiàn)象，從而乳化液就會(huì)腐蝕立柱表面，影響液壓支架的使用效果。

通過激光強(qiáng)化處理后的立柱，其基體表面硬度達(dá)到HV410。激光技術(shù)在立柱表面工程技術(shù)上的應(yīng)用，是利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大氣環(huán)境下進(jìn)行無污染操作，在廉價(jià)金屬材料表面形成一層硬度高、無裂紋，且與基體呈冶金結(jié)合的高性能涂層，將金屬良好的堅(jiān)韌性和涂層材料的高硬度、高化學(xué)穩(wěn)定性、高耐磨性結(jié)合起來，創(chuàng)新了高性能涂層的生產(chǎn)工藝。

新型激光強(qiáng)化不銹鋼立柱使用壽命是國(guó)內(nèi)立柱的5-6倍，具有技術(shù)先進(jìn)、安全(safe)性能高、生產(chǎn)能力強(qiáng)等突出特點(diǎn)。應(yīng)用新型激光強(qiáng)化不銹鋼立柱，可以減少立柱更換檢修時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，同時(shí)又能節(jié)約大量的資金，對(duì)于建設(shè)節(jié)約型社會(huì)有著廣泛而深遠(yuǎn)的意義