激光熔覆技術在零部件方面的修復和加固

煉鋼、各種熱軋和冷軋生產(chǎn)線、鍍鋅線等生產(chǎn)過程中大量使用高負荷、高速度、高精度、高合金的承載設備，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。據(jù)初步估算，我國鋼鐵行業(yè)各軋鋼生產(chǎn)線每年重要零部件的消耗僅達到100億元。傳統(tǒng)的方法主要是更換這些設備的零部件，即使零部件不能使用報廢或者整機更換，也要預留大量的備件，占用巨大的資金和資源。同時，損壞、失效、報廢的零部件或整機基本都被當作廢品處理，這樣的鏈條疊加造成的資源和資金浪費非常驚人。

激光熔覆技術、激光快速原型制造技術、激光納米合金化和表面強化技術等高新技術的有效應用，為此類設備和零件的修復改造開辟了一條全新的途徑。它不僅可以使失效或報廢的設備和零件起死回生，還可以延長新產(chǎn)品的使用壽命，甚至達到多次生命周期的效果。比如大量易磨損易疲勞的零件，如傳動連軸、叉形頭、中間軸、傳動齒輪、萬向節(jié)、平頭套、輥軸、飛剪、輥端套、卷取機彈簧座盒、齒輪軸、減速機外殼等。用在各種冷、熱軋鋼材生產(chǎn)線上的，經(jīng)激光復制熔覆技術和快速原型技術修復，其使用性能已恢復到原新件的技術指標。而且大部分都可以提高使用壽命周期?？梢远啻涡迯停_到使用周期長的效果。

軋制生產(chǎn)線上的軋輥、輸送輥、支承輥、立輥、導輥、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，我國鋼鐵企業(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)合金化和激光復合強化技術進行表面強化，提高了表面強度、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，有效增加了軋輥的通鋼量。已在多家鋼鐵企業(yè)得到應用，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口。支承輥是一種被動輥，在使用過程中受力復雜。它在跑的時候，前面擠，下面直接壓，后面拉，深層受剪應力。因此，支承輥在工作時，承受著擠、壓、拉、切等交變載荷。在接觸點附近，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)維護方法是電弧堆焊。用這種方法修復的支承輥的使用性能和壽命達不到新輥的水平。目前大型支承輥無法用常規(guī)的電弧堆焊方法修復，只能報廢。激光快速成型技術可用于修復各種規(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，可以設計和使用優(yōu)于原輥身材料的激光快速成型用合金材料，使得修復后的支撐輥的強度、耐磨性、耐腐蝕性、抗疲勞性等指標和使用壽命均優(yōu)于新支撐輥。按目前我國年產(chǎn)鋼4.7億噸計算，每年消耗支撐輥約10億元。激光快速成型技術和再制造工程技術可以創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益和深遠的社會效益。

實踐證明，如果對軋輥表面進行激光淬火，其硬度可由原來的68HSD提高到78~82HSD，軋輥的使用壽命可由原來的8小時更換提高到24小時更換。僅此一項就可降低鋼鐵企業(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)滾動規(guī)模從8000萬元到3億元不等。激光熔覆設備是指將選定的涂層材料通過不同的送料方式置于熔覆基體表面，然后通過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， 從而達到表面改性或修復的目的，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