激光再制造课程

激光再制造课程第1页/共73页目

录一、企业简介二、激光再制造技术三、专业化发展与取得的成果四、激光再制造技术的核心价值理念五、激光再制造典型案例六、其它业务第2页/共73页一、企业简介煜宸激光是由激光技术领域科技领军人才邢飞博士及其技术、经营团队创立的、以激光成套装备、激光加工技术、激光显示、激光测量及激光核心器件研发与生产为主营业务高科技集团公司。主要从事激光显示技术、半导体及全固态激光器研发、激光再制造、激光焊接、激光切割、激光打孔等技术的开发和工业应用，以及激光加工成套装备的研制和产业推广。是一家真正拥有自主知识产权和核心技术的高科技企业，目标是打造成国内外激光领域的具备国际竞争力的激光技术产业集团。第3页/共73页一、企业简介

煜宸公司目前拥有的核心技术团队包含国内外十余名知名的激光领域专家，其中院士、研究员、博士及博士生导师8人；同时，煜宸公司依托与中国科学院上海光学精密

机械研究所、中科院南京先进激光技术研究院、东北大

学先进激光技术研究院、南京大学固体微结构物理国家重点实验室、北京工业大学激光院、北京航空航天大学特种功能材料与表面技术重点实验室、西北工业大学凝固技术国家重点实验室、沈阳工业大学材料学院、沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点实验室、辽宁科技大学等知名科研院所的科技与人才合作，共同主持或参与公司重点产品的技术研发。第4页/共73页激光再制造技术——

是一种先进修复技术，它集激光熔覆加工工艺技术、激光熔覆材料技术和其他多种技术于一体，不仅可以使损伤的零部件恢复外形尺寸，还可以使其使用性能达到甚至超过新品的水平。而再制造成本只是新品的50%，节能60%，节材70%，是重大工程装备修复新的发展方向。二、激光再制造技术简介第5页/共73页激光熔覆技术——

激光熔覆技术为激光再制造技术的核心。是指在被涂覆基体表面上，以不同的添料方式放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面薄层同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低、与基体金属呈冶金结合的涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能的工艺方法。二、激光再制造技术简介第6页/共73页激光淬火技术——

是利用聚焦后的激光束入射到金属材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用，使受热表层快速冷却到马氏体相变点以下，进而实现工件的表面相变硬化。激光表面合金化技术——是利用高能密度的激光束快速加热熔化特性，使基材表层和添加的合金元素熔化混合，从而改变金属表面层的化学成分、组织和性能，形成以原基材为基的新的表面合金层。二、激光再制造技术简介第7页/共73页10

~10

s

冲击强化过程

激光能量的吸收过程

材料的加热过程

材料的融化与气化过程

材料的凝固过程-9

-2激光束与材料相互作用的物理过程时间激光束过程材料激光熔覆技术是利用大功率激光束聚集能量极高的特点，瞬间将被加工件表面微熔，同时使零件表面预置或与激光束同步自动送置的合金粉完全熔化，获得与基体冶金结合的致密覆层。二、激光再制造技术简介

激光作用物理过程第8页/共73页样件种类Σb（MPa）σ0.2（MPa）δ5（%）Ak（J）基材50%熔覆层50%基材百分比/%8416766659817.614.2815983450.29985基材：2Cr13金属粉：RCF-202二、激光再制造技术简介

激光熔覆技术特点：

1、激光熔覆层与基体为冶金结合,结合强度不低于原基体

材料的90%。第9页/共73页

图一、激光熔覆热影响区示意图激光熔覆热影响区是氩弧焊的十分之一。图二、氩弧焊热影响区示意图

二、激光再制造技术简介

激光熔覆技术特点：

2、基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层为0.05-

0.1mm。基体热影响区极小，一般为0.1-0.2mm。0.05-0.1mm

0.1-0.2mm第10页/共73页3、激光加工过程中基体温升不超过80℃，激光加工后基本无热变形。4、激光熔覆技术可控性好，易实现自动化控制。5、熔覆层与基体均无粗大的铸造组织,熔覆层及其界面组织致密，晶体细小，无孔洞、夹杂、裂纹等缺陷。二、激光再制造技术简介激光熔覆技术特点：第11页/共73页后的设备在安全和使用性能上更加有保障。激光熔覆复合层组织示意图二、激光再制造技术简介

激光熔覆技术特点：

6、激光熔覆复合层组织由底层、

中间层以及面层组成的各具特点

的梯度功能材料，底层具有与基

体浸润性好、结合强度高等特点；

中间层具有一定强度和硬度、抗

裂性好等优点；面层具有抗冲刷、

耐磨损和耐腐蚀等性能，使修复第12页/共73页二、激光再制造技术简介

激光加工技术体系

激光熔覆专用激光设备激光熔覆专用材料激光熔覆专用工装设计与制造激光熔覆工艺技术强度计算与寿命评估技术无损检测与缺陷判断技术故障诊断与失效分析技术行业机组技术激光再制造技术标准激光加工技术体系基本技术相关技术第13页/共73页三、专业化发展与取得的成果

1、激光再制造成套设备：

专业研发、三代设备、千万资金投入。第一代设备：大功率CO2激光成套设备第二代设备：大功率全固态激光成套设备第三代设备：大功率半导体直接输出

全智能激光成套设备第14页/共73页三、专业化发展与取得的成果

1、激光再制造成套设备：第一代设备：大功率CO2激光成套设备

激光功率：2～10KW

激光波长：10.6微米

激光激光加工效率（5KW)

激光熔覆：0.05平方米（1毫米厚）

激光合金化：0.15平方米

激光相变强化：0.25平方米第15页/共73页三、专业化发展与取得的成果

1、激光再制造成套设备：第二代设备：全固态激光加工成套系统

激光功率：0.5～1.2KW

激光波长：1.06微米

激光加工效率：0.05平方米（0.3毫米）

使用范围：移动式现场加工第16页/共73页三、专业化发展与取得的成果

1、激光再制造成套设备：第三代设备：半导体直接输出激光加工成套系统

激光功率：2.5～4KW

激光波长：980纳米

激光加工效率（2.4KW)

激光熔覆：0.08平方米（1毫米厚）

激光合金化：0.2平方米第17页/共73页激光熔凝强化技术激光纳米陶瓷合金化技术激光浅层快速熔覆技术激光熔覆制造再制造技术激光毛化技术三、专业化发展与取得的成果

2、激光加工工艺技术：

应用各种高性能先进设备、结合先进的激光工

艺技术和上万小时的工艺积累：第18页/共73页2、激光加工工艺技术：•

激光熔覆技术激光功能层构成：基体合金

5～15%，外加合金85～95%激光熔池温度：1600～1800℃应用范围：1）动设备维修2）零部件再制造3）激光防腐耐磨功能层•

激光浅层熔覆技术激光功能层构成：基体合金

35～65%，外加合金

35～65%激光熔池温度：1600～1800℃应用范围：1）激光防腐功能层2）激光耐磨功能层三、专业化发展与取得的成果第19页/共73页2、激光加工工艺技术：•

激光合金化技术激光功能层构成：基体合金

75～85%，外加合金

15～25%激光熔池温度：1700～1900℃应用范围：1）激光耐磨功能层2)

激光防腐功能层•

激光熔凝强化技术激光功能层构成：基体合金

95～100%，外加合金

0～5%激光熔池温度：1700～1900℃应用范围：1）激光耐磨功能层三、专业化发展与取得的成果第20页/共73页2、激光加工工艺技术：•

激光相变强化技术激光功能层构成：基体合金

100%，外加合金

0激光熔池温度：900~1400℃应用范围：1）激光耐磨功能层•

激光毛化技术激光功能层构成：基体合金

95～100%外加合金

0～5%激光熔池温度：1900～2500℃应用范围：1）激光耐磨功能层三、专业化发展与取得的成果第21页/共73页•••••铁基合金激光专用材料镍基合金激光专用材料钴基合金激光专用材料金属基陶瓷激光专用材料超细金属陶瓷激光专用材料三、专业化发展与取得的成果

3、激光专用材料：

五大系列、几十个牌号、众多个成功案例第22页/共73页3、激光专用材料：•

铁基合金材料

1.

Fe-Cr-C

2.

Fe-Cr-N

3.

Fe-Cr-Ni-B-Si

4.

Fe-Cr-Ni-C-N三

、专业化发展与取得的成果.镍基合金材料1.2.3.4.5.Ni-Cr-B-SiNi-Cr-W-MoNi-Cr-Cu-B-SiNi-CrNi-Fe.钴基合金材料

1.

Co-Cr-W-C

2.

Co-Cr-Mo

.金属基陶瓷材料1.2.Co-WCNiCr-CrC.纳米陶瓷材料40～200nm碳化钨（WC）40～200nm钴-碳化钨（Co-WC）第23页/共73页激光加工可表述为数字化控制的微冶炼过程。激光再制造性能由使用材料、工艺控制及设备精度来保证。激光再制造技术热影响区小，覆层性能可梯度功能控制，覆层与基体冶金结合。是实现“好钢做到刀刃上”的最佳工艺手段。四、激光再制造技术的核心价值理念第24页/共73页激光再制造不懈追求高性价比，再制造产品在使用性能上要高于原设计制造的新品，体现激光技术的独特价值。激光加工与机械加工相结合，加法与减法相结合，均质与局部强化（功能表面）相结合，将引起金属结构部件设计思想的革命性变革，引领未来机械设备金属部件的制造与再制造。四、激光再制造技术的核心价值理念第25页/共73页普通碳钢高合金不锈钢高温合金

5千元/吨

5万元/吨50万元/吨

在普碳钢基体的易损工作面激光熔覆高性能合金，使工作面具有高温合金的优越性能，从而大幅度提高激光再制造零部件的使用寿命。四、激光再制造技术的核心价值理念

激光再制造部件使用寿命大幅提高的理论依据

材料价值形态分级：第26页/共73页项目结合情况结合强度耐磨性耐蚀性覆层特性工艺可控性综合性电镀易脱落8~12MPa良好一般较致密一般一般喷涂易脱落6~8MPa良好差有气孔一般一般激光熔覆不易脱落600~800MPa良好优致密优优

激光熔覆技术与喷涂、电镀的综合性能对比四、激光再制造技术的核心价值理念第27页/共73页1、冶金行业2、石化行业3、电力行业4、地面燃机五、激光再制造典型案例第28页/共73页1、冶金行业

钢铁冶金行业是国家的基础行业，同时属于国家的重产业，且其设备繁杂、种类多、吨位重。由于摩擦、磨损、腐蚀等各种原因的存在，要维持设备的正常运转，每年将消耗大量的备品备件。冶金行业生产设备大部分是在高(交变)应力、高热应力的恶劣环境下工作，如连铸辊、校直辊、槽型辊、半钢辊、铸管模、热(冷)轧工作辊、高炉溜槽、料钟等。由于钢铁冶金设备中的轧辊、轴类零件、叶片以及齿轮等都是高附加值的零件，对于冶金行业轧辊、导位、输送辊、夹送辊、剪刃等大量易损件来说，激光熔覆与合金化技术的最大好处是将轧辊的整体合金化变成表面合金化或者熔覆，使轧辊等易损件的使用寿命大幅度进步的同时，生产成本增加有限。而激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。五、激光再制造典型案例第29页/共73页用户名称：辽宁某钢铁公司产品名称：BD2轧辊1、冶金行业五、激光再制造典型案例第30页/共73页1、冶金行业五、激光再制造典型案例

轧辊激光合金化

轧辊激光熔覆第31页/共73页

冶金轧辊激光强化

热轧辊激光强化铸铁轧辊激光合金化1、冶金行业五、激光再制造典型案例第32页/共73页叶片修复后的状态叶片修复前的损伤状态（局部）

用户名称：河北某钢铁股份有限公

司动力厂

产品名称：TRT转子

规格型号：GT120·W·DTRT转子全貌1、冶金行业五、激光再制造典型案例第33页/共73页

五、激光再制造典型案例产品名称：TRT动叶1.冶金行业第34页/共73页

五、激光再制造典型案例产品名称：TRT静叶1.冶金行业第35页/共73页

五、激光再制造典型案例产品名称：TRT承缸1.冶金行业第36页/共73页

五、激光再制造典型案例产品名称：轴流风机动叶1.冶金行业第37页/共73页现场激光熔覆过程中使用一年后牌坊的在线激光加工：未进行激光防腐处理一侧的轧机牌坊，腐蚀厚度达5mm，经激光防腐处理的一侧无磨损，只因挤压而产生0.2mm的变形。五、激光再制造典型案例1、冶金行业第38页/共73页用户名称：某钢铁集团板材厂产品名称：F2主传动联接规格型号：

/

联接轴全貌

花键损伤部位状态

修复后的联接轴花键五、激光再制造典型案例1、冶金行业第39页/共73页

五、激光再制造典型案例产品名称：离心压缩机1、冶金行业第40页/共73页五、激光再制造典型案例

用户名称：辽宁某钢铁公司

产品名称：双金属复合滑衬板

滑板激光制造后表面探伤中

1、冶金行业滑板激光再制造后成品第41页/共73页用户名称：辽宁某炼钢厂产品名称：连

杆

激

光

修

复

后五、激光再制造典型案例1、冶金行业第42页/共73页

2、石化行业修复后叶片及组装后烟机转子五、激光再制造典型案例

烟气轮机

用户名称：某集团实业公司

规格型号：YLII—8000H

维修内容：动叶片

叶片冲蚀损伤状态第43页/共73页用户名称：某炼油厂机组名称：烟气轮机规格型号：

YLII—6000D维修内容：

I、II级动叶片

等离子喷涂的叶片

Ⅱ级动叶片损伤状态

叶片强度计算计算机模型2、石化行业五、激光再制造典型案例第44页/共73页轮盘损伤状态及裂纹用户名称：大庆某炼油厂机组名称：烟气轮机规格型号：YLⅡ－7000B维修内容：I

级轮盘

修复后烟机转子轮盘强度计算计算机模型2、石化行业五、激光再制造典型案例第45页/共73页修复后的转子2、石化行业五、激光再制造典型案例

氢压机

用户名称：吉化

维修项目：氢压机转子

转

子

损

伤

情

况第46页/共73页

2、石化行业修复后的转子副五、激光再制造典型案例

螺杆压缩机

用户名称：中石化广州某石化分公司

维修项目：阴、阳转子型面

转子工作面损伤状态第47页/共73页叶轮进气口叶片损伤状态激光修复后的叶轮进气口叶片离心压缩机用户名称：中石油某石化炼油厂机组名称：乙烯裂解压缩机规格型号：2MCL-806维修内容：Ⅱ、Ⅲ级叶轮进气口叶片,

其余级叶轮出气口叶片。

修复后的转子全貌2、石化行业五、激光再制造典型案例第48页/共73页转子叶片损伤状态(局部)转子损伤状态全貌轴流风机

用户名称：中石化河南某分公司

规格型号：GHH（德国产）

维修项目：转子1～12级动叶

转子修复后动平衡2、石化行业五、激光再制造典型案例第49页/共73页动叶片损伤状态修复后的动叶片

汽轮机用户名称：华能辽宁某电厂规格型号：30万千瓦维修项目：转子动叶片

组装后的转子3、电力行业五、激光再制造典型案例第50页/共73页围带铆钉损伤状态用户名称:

辽宁某发电有限责任公司产品名称：汽轮机规格型号：80万千瓦维修项目：高压转子围带铆钉

转子全貌修复后的围带铆钉3、电力行业五、激光再制造典型案例第51页/共73页

3、电力行业修复后的隔板叶片五、激光再制造典型案例

用户名称：河北某发电厂

产品名称：汽轮机

维修项目：中压缸I级隔板

隔板叶片损伤状态第52页/共73页

用户名称：辽南某热电厂

产品名称：汽轮机

维修项目：轴断裂断裂后的主轴部分

断裂后的推力盘部分

修复后的局部照片3、电力行业五、激光再制造典型案例第53页/共73页转子轴径损伤部位状态修复后的转子轴径用户名称：山东某炼油厂产品名称：电机(重10吨)规格型号：MBA800LG(瑞士ASEA

制造)维修项目：密封轴径。

转子修复后动平衡中3、电力行业五、激光再制造典型案例第54页/共73页4、地面燃机五、激光再制造典型案例

轻型地面燃机第55页/共73页产品名称：地面燃机规格型号：Tornado机型维修内容：一级动叶

再制造后的一级动叶片

一级动叶片损伤状态五、激光再制造典型案例4、地面燃机第56页/共73页

五、激光再制造典型案例产品名称：地面燃机规格型号：

Tornado机型维修内容：二级动叶

二级动叶片损伤状态

4、地面燃机激光再制造后的二级轮盘第57页/共73页五、激光再制造典型案例产品名称：地面燃机规格型号：

Tornado机型维修内容：一级喷嘴

激光再制造后的一级喷静叶环

4、地面燃机一级喷嘴损伤状态第58页/共73页五、激光再制造典型案例

产品名称：地面燃机

规格型号：

Tornado机型

维修内容：二级喷嘴

激光再制造后的二级喷嘴

4、地面燃机二级喷嘴损伤状态第59页/共73页五、激光再制造典型案例

重型燃气轮机

用户名称：某闸电燃机发电

工程有限公司

规格型号：PG9171E

维修内容：轮盘隼齿

隼齿损伤情况

4、地面燃机

轮盘外观修复后的隼齿第60页/共73页修复后喷嘴用户名称：浙江某发电有限公司规格型号：PG6551B维修内容：一级喷嘴

修复后全貌喷嘴损伤状态五、激光再制造典型案例4、地面燃机第61页/共73页修复后喷嘴用户名称：新疆某电厂维修内容：一级喷嘴

修前全貌喷嘴损伤状态五、激光再制造典型案例4、地面燃机第62页/共73页五、激光再制造典型案例用户名称：浙江某发电有限公司规格型号：

PG6551B维修项目：护环

修复后

4、地面燃机损伤状态第63页/共73页五、激光再制造典型案例用户名称：浙江某发电有限公司规格型号：PG6551B维修内容：火焰筒

火焰筒受损状态

4、地面燃机修复后第64页/共73页用户名称：汕头特区某燃机发电厂规格