近日，依托中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所孵化的硬科技公司中科中美官宣，正式向市場(chǎng)推出8000W級(jí)超高速激光熔覆設(shè)備，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)自主大功率超高速激光熔覆的空白，向未來(lái)國(guó)產(chǎn)自主超高速激光熔覆設(shè)備突破萬(wàn)瓦邁出了堅(jiān)實(shí)的的一步。此前公司已成功推出國(guó)產(chǎn)首臺(tái)6千瓦內(nèi)孔高速激光熔覆設(shè)備，引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)入了“激光內(nèi)孔修復(fù)技術(shù)”新時(shí)代。為我國(guó)鋼鐵、石油、化工、電力、鐵路、船舶、礦山、航空的等領(lǐng)域的設(shè)備表面涂層和損壞修復(fù)提供了先進(jìn)的加工工具。

我國(guó)每年因設(shè)備損壞經(jīng)濟(jì)損失逾千億元

歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)從“一無(wú)所有”，發(fā)展成為享譽(yù)全球的“制造業(yè)大國(guó)”。如今我國(guó)制造業(yè)正由“制造業(yè)大國(guó)”轉(zhuǎn)向“制造業(yè)強(qiáng)國(guó)”。在此過(guò)程中，國(guó)外大批的高精尖設(shè)備引入我國(guó)，應(yīng)用于鋼鐵、航空航天、船舶、煤炭等各領(lǐng)域。設(shè)備歷經(jīng)長(zhǎng)周期復(fù)雜工況條件下的服役，因腐蝕、磨損和疲勞等因素，所有設(shè)備均存在使用中的損傷或失效，部分設(shè)備處于報(bào)廢或帶病工作狀態(tài)。而常規(guī)的技術(shù)和工藝方法不能進(jìn)行設(shè)備修復(fù)，也不敢輕易動(dòng)及關(guān)鍵的、價(jià)值貴重的設(shè)備，稍有失誤將可能造成設(shè)備失效和損壞。我國(guó)至今擁有數(shù)萬(wàn)億元的設(shè)備資產(chǎn)，每年因磨損、腐蝕及失效或報(bào)廢引發(fā)產(chǎn)線停產(chǎn)造成的損失愈千億元。

超高速激光熔覆技術(shù)將革命性替代傳統(tǒng)的涂層工藝

在煤礦、石油開采、電力、船舶、紡織、鋼鐵等工業(yè)制造領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)備受高溫、高濕、酸堿環(huán)境影響，普遍會(huì)出現(xiàn)腐蝕、磨損等損傷。為延長(zhǎng)使用壽命，一般會(huì)在工件外表鍍一層特殊的粉末涂層，以提高對(duì)熱度、潮濕、侵蝕性化學(xué)物質(zhì)及金屬碎屑和飛濺物的抗腐蝕、抗損傷性能。目前市面上普遍采用電鍍、熱噴涂及堆焊工藝進(jìn)行處理。電鍍工藝大到高鐵輪船裝備，小至鑰匙、紐扣，已涉及工業(yè)生活的方方面面，占據(jù)了工業(yè)制造表面處理的半壁江山。但電鍍會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的“三廢”污染，即水污染、大氣污染及固體廢物污染，對(duì)人體和環(huán)境危害巨大。電鍍過(guò)程中產(chǎn)生的硬鍍鉻廢水含有大量的鉻離子，毒性大，可引起人體呼吸系統(tǒng)損害、內(nèi)臟損傷、皮膚潰瘍。我國(guó)電鍍行業(yè)每年排放近4億噸含重金屬的廢水、5萬(wàn)噸固體廢物、3000億立方米酸性廢氣。僅以北京市為例，每年排放450萬(wàn)噸含重金屬?gòu)U水，近千噸的固體廢物和危險(xiǎn)廢物。熱噴涂及堆焊工藝與電鍍類似，也屬于傳統(tǒng)型污染制造工藝，對(duì)人體健康及環(huán)境影響都較大。

如今在煤礦、石油開采、電力、船舶、紡織等工業(yè)制造領(lǐng)域，隨著環(huán)保部門的不定期、高頻率的檢查，電鍍、熱噴涂等傳統(tǒng)鍍層生產(chǎn)線的使用率越來(lái)越低，環(huán)保壓力日益趨緊。迫切需要一種環(huán)保、高效的金屬表面處理工藝來(lái)全面替代。超高速激光熔覆因效率高、節(jié)能環(huán)保、無(wú)污染，成為了最理想的替代工藝，將最有希望成為革命性替代傳統(tǒng)的鍍層工藝。

超高速激光熔覆較電鍍工藝優(yōu)勢(shì)明顯：人力成本低（加工20000㎡構(gòu)件電鍍需要140人，超高速激光熔覆6-10人）；初期投入成本低；鍍層效果好。高速激光熔覆與噴涂相比，粉末與基材融合效果好，結(jié)合力更強(qiáng)。鍍層更致密、組織更細(xì)小、成分更均勻、耐蝕性和耐磨性更好。激光熔覆技術(shù)目前已在在鋼鐵冶金、工程機(jī)械、石油器械、航空航天等行業(yè)廣泛應(yīng)用，正在逐步替代傳統(tǒng)電鍍、電噴涂、電堆焊等傳統(tǒng)工藝。

激光熔覆技術(shù)已成為投資熱點(diǎn)領(lǐng)域

20世紀(jì)80年代伴隨著激光技術(shù)和材料技術(shù)的發(fā)展，激光熔覆技術(shù)出現(xiàn)并獲得初步了發(fā)展，2015年以來(lái)該行業(yè)獲得爆發(fā)式增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)各大科院機(jī)構(gòu)（中科院、機(jī)械研究總院、煤炭科學(xué)技術(shù)研究院、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)）以及煤炭機(jī)械、工程機(jī)械、造紙、汽車、航空航天、軍工、船舶制造等各大頭部企業(yè)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)持續(xù)性投入和研究，激光熔覆技術(shù)已發(fā)展為與3D打印技術(shù)并列的投資熱點(diǎn)領(lǐng)域。已被列為我國(guó)“中國(guó)制造2025”的重大戰(zhàn)略規(guī)劃發(fā)展方向之一。

激光熔覆不僅可以使損傷的設(shè)備零部件恢復(fù)外形尺寸,還可以使其使用性能達(dá)到甚至超過(guò)新品的水平。是重大工程裝備修復(fù)新的發(fā)展方向。目前超高速激光熔覆技術(shù)已率先在煤機(jī)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了大批量應(yīng)用，其他行業(yè)在逐步驗(yàn)證實(shí)用階段。據(jù)煤炭業(yè)內(nèi)人士統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)未來(lái)激光熔覆工藝將替代70%電鍍工藝市場(chǎng)份額。并指出，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊，激光熔覆加工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值可達(dá)1900億元。激光熔覆技術(shù)作為激光再制造產(chǎn)業(yè)的核心應(yīng)用必將大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化并取得巨大的社會(huì)效益。

超高速激光熔覆將實(shí)現(xiàn)萬(wàn)瓦級(jí)新突破

超高速激光熔覆作為一種最新的金屬表面功能涂層制造技術(shù)，具有較高的熔覆效率、較好的涂層平整度和較低的綜合成本，得到了市場(chǎng)的高度認(rèn)可。超高速激光熔覆的特點(diǎn)是“薄、平、快”，對(duì)新品制造或者對(duì)涂層厚度的要求較低（<1.0mm）時(shí)，具有其他工藝無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。目前市場(chǎng)上高速激光熔覆的激光功率主要在4000W-6000W的功率水平。

據(jù)中科中美創(chuàng)始人段開椋介紹，公司獨(dú)家推出的8000W級(jí)超高速激光熔覆設(shè)備，是利用全球獨(dú)家擁有的中心送粉技術(shù)，可以完全解決大功率設(shè)備熔覆噴頭長(zhǎng)時(shí)間工作的安全性、可靠性問(wèn)題。2021年前后將會(huì)推出超萬(wàn)瓦功率的超高速激光熔覆設(shè)備。

據(jù)了解，目前超高速激光熔覆設(shè)備國(guó)內(nèi)參與企業(yè)不多，整個(gè)行業(yè)處于培育階段，無(wú)上市公司，主要參與企業(yè)包括德國(guó)的弗勞恩霍夫、亞琛科技、中科煜宸、輝銳光電、必盛激光、鐳速激光等幾家企業(yè)，市場(chǎng)占有率目前無(wú)具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。大多數(shù)企業(yè)外采激光器，再集成熔覆設(shè)備，沒有核心部件的自主研發(fā)實(shí)力。普遍是低功率激光熔覆表面熔覆工藝設(shè)備，無(wú)法有效解決大功率超高速激光熔覆設(shè)備安全、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的難題及內(nèi)孔熔覆的應(yīng)用。

隨著國(guó)產(chǎn)超高速激光熔覆技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)，各行業(yè)應(yīng)用規(guī)模的倍數(shù)增長(zhǎng)，未來(lái)萬(wàn)瓦級(jí)以上超高速激光熔覆設(shè)備將為鋼鐵、冶金、煤機(jī)、機(jī)械、磨具等領(lǐng)域設(shè)備的金屬表面處理和修復(fù)提供更為先進(jìn)的工具。加快對(duì)傳統(tǒng)金屬表面鍍層工藝的全面替代，助力國(guó)家“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。