激光再制造技术
大型汽轮机转子轴径激光熔覆修复再制造技术及应用全威
大型汽轮机转子轴径激光熔覆修复再制造技术及应用全威发布时间：2023-06-02T09:05:33.070Z 来源：《中国科技人才》2023年6期作者：全威[导读] 汽轮机转子自重大，转速快，转子轴颈因润滑油系统运行情况不佳或其他因素会发生磨损，引起转子振动超标或其他安全隐患。
针对这类在役转子轴径的损伤，先进的激光熔覆修复再制造技术可以消除损伤，修复质量满足转子长期安全运行要求，跟传统熔焊修复技术相比更加灵活、高效。
本文所涉及的应用案例即是一种应用半导体激光器作为热源，使用激光熔覆的方法在损伤轴颈表面熔覆修复层的一种修复技术。
上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂上海 200240摘要：汽轮机转子自重大，转速快，转子轴颈因润滑油系统运行情况不佳或其他因素会发生磨损，引起转子振动超标或其他安全隐患。
针对这类在役转子轴径的损伤，先进的激光熔覆修复再制造技术可以消除损伤，修复质量满足转子长期安全运行要求，跟传统熔焊修复技术相比更加灵活、高效。
本文所涉及的应用案例即是一种应用半导体激光器作为热源，使用激光熔覆的方法在损伤轴颈表面熔覆修复层的一种修复技术。
激光熔覆层与母材结合强度高，焊接热输入小，自动化程度高，轴颈修复焊缝质量完好，修复前后转子各形位尺寸无明显变化。
关键词：转子轴颈；激光熔覆；修复前言转子是汽轮机的核心部件，需要承受高温、高压、高转速、高应力等严苛工况条件。
但是转子轴颈部位由于润滑油油质、杂质及其他不利的运行因素，有时会发生磨损，严重影响汽轮机组的安全稳定运行。
近年来，激光再制造修复技术在消除转子轴径磨损得到尝试性应用，与传统的电镀、化学镀、热喷涂、电弧焊等传统技术相比，激光再制造修复技术具有结合强度高、热影响区小、稀释率低、变形小、后续加工余量小、选区性强、自动化程度高等优势，成为重要零部件尺寸恢复、表面改性、延寿改造等再制造领域的重要手段[1~4]。
某电厂在役运行的汽轮机，运行8年后其低压转子轴颈发生多处磨损，严重影响机组的安全运行，电厂委托上海汽轮机厂进行轴颈磨损部位的修复。
激光再制造技术及应用
激光再制造技术及应用激光再制造技术是通过激光束对材料表面进行加工、修复和再制造的一种先进技术。
该技术可以实现对各种材料的高效加工和再利用，广泛应用于制造业、医疗领域和环保等多个领域。
一、激光再制造技术的基本原理激光再制造技术利用激光束的高能量、高密度和高单色性，通过激光束与材料表面的相互作用，改变材料的物理、化学和光学性质，实现对材料的加工和修复。
具体来说，激光再制造技术主要有以下几个原理：1. 熔融：激光束的高能量可以使材料表面瞬间升温到熔点以上，实现熔融处理。
2. 蒸发：激光束的高能量可以迅速将材料表面的一部分变为蒸汽，实现物质的去除和切割。
3. 固化：激光束的高能量可以使材料表面的液态物质迅速冷却固化，形成新的材料结构。
4. 合金化：激光再制造技术可以将不同材料并且化学性质相似的材料通过激光熔融和混合，实现材料的合金化。
二、激光再制造技术的应用领域激光再制造技术具有广泛的应用领域，包括以下几个方面：1. 制造业：激光再制造技术在车辆制造、航空航天、机械制造等行业的机械零件修复、模具制造和表面强化等方面具有重要应用价值。
2. 医疗领域：激光再制造技术在医疗领域的应用主要集中在牙科修复、人工关节制造和器官再生等方面，可以为患者提供更好的医疗服务。
3. 环保领域：激光再制造技术可以对废旧材料进行再利用和回收，减少环境污染和资源浪费，具有重要的环保意义。
4. 文化艺术：激光再制造技术可以在文化艺术领域对古建筑、文物、艺术品等进行修复和保护，提高文化遗产的保护和传承。
三、激光再制造技术的优势和发展趋势激光再制造技术具有以下几个优势：1. 高效能：激光再制造技术具有高能量密度和高精度的特点，可以实现对不同材料的高效加工和修复。
2. 灵活性：激光再制造技术可以根据不同的材料和工艺需求进行调整和优化，具有较高的灵活性和适应性。
3. 环保性：激光再制造技术减少了传统加工和修复过程中的废料产生和能源消耗，具有较好的环保性能。
激光增材制造技术的研究现状及发展趋势
激光增材制造技术的研究现状及发展趋势一、本文概述激光增材制造技术，也称为激光3D打印或激光粉末床熔化（LPBF），是一种先进的增材制造技术，它利用高能激光束熔化粉末材料，逐层堆积形成三维实体。
由于其在材料利用率、制造精度和复杂结构制造能力等方面的独特优势，激光增材制造技术正受到全球科研界和工业界的广泛关注。
本文旨在深入探讨激光增材制造技术的当前研究现状，包括其基本原理、主要应用领域、关键技术和挑战等，并展望其未来的发展趋势。
通过对国内外相关文献的综述和案例分析，本文期望为激光增材制造技术的发展提供有价值的参考和启示。
二、激光增材制造技术研究现状激光增材制造（LAM，Laser Additive Manufacturing）技术，作为增材制造（AM，Additive Manufacturing）领域的一种重要技术手段，近年来在全球范围内受到了广泛的关注和研究。
该技术利用高能激光束作为热源，将粉末或丝状材料逐层熔化并堆积，从而构建出具有特定形状和性能的三维实体。
材料体系日益丰富：随着材料科学的进步，可用于激光增材制造的材料已经从最初的金属粉末扩展到了陶瓷、高分子材料以及复合材料等多元化体系。
这为激光增材制造技术在不同行业的应用提供了更多的可能性。
设备工艺持续优化：激光增材制造设备的精度和稳定性直接关系到最终产品的质量和性能。
目前，研究者们正致力于优化激光束的控制系统、粉末输送装置以及环境控制系统等关键部件，以提高设备的整体性能。
过程监控与质量控制：随着制造过程复杂性的增加，对制造过程中的监控和质量控制提出了更高的要求。
目前，研究者们正尝试将人工智能、机器学习等先进技术引入激光增材制造过程中，以实现对制造过程的实时监控和智能调控。
应用领域不断拓展：激光增材制造技术以其独特的优势，在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域得到了广泛的应用。
随着技术的不断进步，其应用领域还将进一步扩大。
绿色环保与可持续发展：随着全球对环境保护意识的提高，激光增材制造技术作为一种近净成形技术，具有减少材料浪费、降低能源消耗等绿色环保特点。
激光再制造技术及应用
激光再制造技术及应用
激光再制造技术是一种通过激光辅助材料成形的先进制造技术，可以将废旧材料或废弃产品加工再利用，具有重要的环境保护和资源节约意义。
激光再制造技术的基本原理是利用高能密度的激光束对材料进行精确加热和熔化，同时通过精细控制的熔化、凝固和固化过程，实现对材料形状的精确控制和再制造。
这种技术可以有效地消耗废旧材料，减少废弃品的产生，降低环境污染。
激光再制造技术的应用非常广泛。
它可以用于金属再制造。
利用激光再制造技术，可以将废旧金属材料加工成新的零部件，再利用于各种机械设备的制造中，实现废旧材料资源的最大化利用。
激光再制造技术还可以用于塑料再制造。
传统的塑料再制造通常需要高温和高压的条件，而激光再制造技术可以通过精确的能量控制和局部加热，实现对塑料的快速熔化和成形，大大降低了再制造的能耗和成本。
除了上述应用之外，激光再制造技术还可以用于医疗器械的制造、汽车零部件的再制造、航空航天器件的再制造等领域。
激光再制造技术是一种重要的先进制造技术，具有环境保护、资源节约和高效生产的特点。
随着技术的进一步发展和推广应用，相信激光再制造技术将在各个领域得到更加广泛的应用和推广。
基于煤矿设备修复的激光熔覆再制造技术应用思考
基于煤矿设备修复的激光熔覆再制造技术应用思考摘要：正式进行煤矿生产作业时，煤矿机械设备的应用大幅提升了生产效率。
但是煤矿生产环境较为恶劣，煤矿机械设备应用过程中经常会受到磨损，影响了设备的生产效能，甚至为煤矿企业带来了经济损失。
激光熔覆再制造技术能够有效修复受到磨损的机械设备，保障煤矿机械设备正常的生产，保障煤矿机械设备的寿命，降低企业生产成本。
本文将对激光熔覆再制造技术进行分析，针对其在煤矿设备修复中的应用进行深入思考。
关键词：煤矿设备修复；激光熔覆再制造技术；应用思考前言：国家整体经济水平不断提升的同时，社会生产生活对于煤矿资源的需求也在持续上升，供需变化推动了煤炭资源开采技术的发展，市场上涌现了多种大型煤矿设备，这类设备承担了最主要的煤矿开采工作。
但是煤矿开采环境相对较差，且对操作的要求较高，设备长期处于阴暗、潮湿、腐蚀性较强的环境下工作，多数设备存在高速、重载、摩擦等工况，且设备日以继夜的工作，休息时间较少，因此煤矿机械设备的腐蚀与磨损问题非常严重，这同时也影响了煤矿机械的生产效率，还存在一定的资源浪费现象，导致煤炭企业生产成本加大。
为缓解这一问题，相关人员将激光熔覆再制造技术应用在了煤矿设备修复工作中，这项技术的应用，对于煤矿机械设备而言体现出了显著的修复效果，能够明显提升机械设备使用性能，并延长其使用寿命，大力推动了煤矿企业的进一步发展。
1.激光熔覆再制造技术1.1激光熔覆再制造技术原理激光熔覆再制造技术的原理即通过应用激光合金化、激光熔覆等基本技术，在与现代化制造技术理念相结合，形成的一项修复技术。
激光熔覆再制造技术以金属粉末为基础材料，应用CAD/CAM等计算机技术对激光头、送粉嘴与机床的操作进行控制，同时输送光束与粉末，利用各部件合成的金属笔以激光熔覆的方式修复机械设备受损部位，最终形成与原部件相同的三维实体部件，达到修复的作用。
激光技术随着社会的发展而不断创新，逐渐实现废旧零部件的循环再生，应用激光技术修复废旧部件后继续投入设备中循环利用，可在源头处增强废旧部件的使用性能，延长相关部件的使用寿命。
农大成人高等教育期末考试 再制造工程技术复习题
再制造工程技术试题及参考答案一、名词解释：（每题4分，共20分）再制造：是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业，它针对的是损坏或将报废的零部件，在性能失效分析、寿命评估等分析的基础上，进行再制造工程设计，采用一系列相关的先进制造技术，使再制造产品质量达到或超过新品。
表面改性：是指通过改变基质表面的化学成份以达到改善表面结构和性能的目的。
电镀修复技术：是利用电解方法使电解液中的金属离子在零件表面上还原成金属原子并沉积在零件表面上形成具有一定结合力和厚度镀层的一种方法。
电弧喷涂：以电弧为热源，将金属丝熔化并用高速气流雾化，使熔融粒子高速喷到工件表面形成涂层。
激光表面合金化：是在高能束激光的作用下，将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，使母材与合金材料同时熔化，形成表面合金层，从而使基体表层具有特定的合金成分的技术。
二、选择题（每题3分，共30分）1．下列哪种说法不符合绿色制造的的思想（C）A.对生态环境无害B.资源利用率高，能源消耗低C.为企业创造利润2.光刻加工的工艺过程为：（C）A.①氧化②沉积③曝光④显影⑤还原⑦清洗B.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦扩散C.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦还原3.光刻加工采用的曝光技术中具有最高分辨率的是（C）A.电子束曝光技术B.离子束曝光技术C.X射线曝光技术4.硅微体刻蚀加工和硅微面刻蚀加工的区别在于（A）A.体刻蚀加工对基体材料进行加工，而面刻蚀加工不对衬底材料进行加工；B.体刻蚀加工不对基体材料进行加工，而面刻蚀加工对衬底材料进行加工；C.体刻蚀加工可获得高纵横比的结构，而面刻蚀加工只能获得较低纵横比的结构；5.下列不属于先进制造工艺所具有的显著特点的是（B）A.优质；B.能耗大；C.洁净；D.灵活6.下列属于可回收性设计原则的是（D）A.避免有相互影响的零件组合，避免零件的无损B.避免使用与循环利用过程不想兼容的材料或零件。
激光再制造技术及应用
激光再制造技术及应用激光再制造技术是一种基于激光加工原理的先进制造技术，它通过激光束对材料进行精密加工和表面改性，从而实现对材料的再加工和利用。
随着科技的不断进步，激光再制造技术已经在各个领域得到广泛的应用，包括航空航天、汽车制造、医疗器械以及工业制造等领域。
本文将介绍激光再制造技术的基本原理、应用领域以及未来发展趋势。
一、激光再制造技术的基本原理激光再制造技术是一种利用激光束对材料进行精密加工和表面改性的制造技术。
其基本原理是利用激光的高能量密度和高聚焦度，将激光束聚焦到材料表面，通过激光与材料之间的相互作用，实现对材料的加工和改性。
激光再制造技术可以实现对金属、塑料、陶瓷等各种材料的加工，包括切割、焊接、热处理、表面涂层等多种加工工艺。
通过激光再制造技术，可以实现对材料表面的精密加工和表面改性，从而提高材料的性能和功能。
1. 航空航天领域在航空航天领域，激光再制造技术被广泛应用于航空发动机零部件的制造和修复。
利用激光再制造技术，可以实现对航空发动机叶片、涡轮叶片等零部件的快速修复和再制造，从而延长零部件的使用寿命，减少航空发动机的维护成本，提高航空发动机的性能和可靠性。
三、激光再制造技术的未来发展趋势1. 高效加工技术随着科技的不断进步，激光再制造技术将越来越注重高效加工技术的研究与应用，包括高功率激光器、高速激光扫描系统、高效加工工艺等方面的发展，以实现更高效、更精密的加工和表面改性。
2. 多材料加工技术未来的激光再制造技术将更加注重多材料加工技术的研究与应用，能够实现对金属、塑料、陶瓷等多种材料的精密加工和表面改性，从而满足多样化、高精度的加工需求。
3. 智能化制造技术未来的激光再制造技术将逐步发展智能化制造技术，包括智能装备、智能工艺、智能监控等方面的发展，以实现更智能、更灵活的制造和加工。
总结：激光再制造技术是一种具有广泛应用前景的先进制造技术，它可以实现对各种材料的精密加工和表面改性，从而提高材料的功能和性能。
激光再制造技术及应用
激光再制造技术及应用
激光再制造技术是一种利用激光能量进行材料加工和制造的新型技术。
它包括激光熔
化成型、激光固化成型、激光切割等多种方法，可以用于制造复杂形状的零部件、修复零
部件缺陷、延长工件的使用寿命等领域。
目前，激光再制造技术已经在航空航天、汽车、医疗、电子等领域得到广泛应用。
其中，航空航天领域是激光再制造技术的重要应用领域之一。
激光再制造技术可以用于制造
复杂形状的叶片、燃烧室、涡轮等零部件，使得其具有更高的耐热性和耐腐蚀性，提高了
航空发动机的性能。
汽车领域是另一个应用激光再制造技术的重要领域。
激光再制造技术可以用于生产自
由曲面的汽车外壳、涡轮增压器、发动机零部件等。
这些零部件的生产工艺繁琐，利用传
统方法难以实现，而激光再制造技术可以通过图像处理和自由形面控制技术，实现复杂零
部件的高效制造。
在医疗领域中，激光再制造技术可以用于制备人工关节、人工骨骼等医用材料。
激光
再制造技术可以根据患者的具体需要，制造非常复杂的骨骼和关节，提高手术的精确性和
成功率。
除了上述领域，激光再制造技术还可以用于制造机器人、精密仪器等高科技产品。
总之，激光再制造技术是一项极具潜力的新型制造技术。
它可以满足现代工业对高效、精确、环保的要求，为产业升级和创新提供了新的空间。
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•改革开放以来，国外大批的高精尖设备引入我国，许多重大工程装备造价十分昂贵，一旦出现损坏，使生产线中断。
特别是进口设备，缺少备件，临时引进不仅价格昂贵，而且时间紧迫，不能保证及时生产，将造成重大的经济损失。
因此，开展重大装备修复，发展快速、高效、精密的修复技术不仅具有广阔的市场需求，而且具有重大的经济效益和社会效益。
常规修复技术的种类很多，每种技术有其擅长之处，也有应用的局限性，而精密可控成形再制造的修复技术已成为重要发展方向。
近年来，国际上诞生了一门新兴技术—再制造技术（Refabricating Technology）。
与以往修复技术不同，再制造技术是一种全新概念的先进修复技术，它集先进高能束技术、先进数控和计算机技术、CAD/CAM技术、先进材料技术、光电检测控制技术为一体，不仅能使损坏的零件恢复原有或近形尺寸，而且性能达到或超过原基材水平。
由此形成了一门新的光、机、电、计算机、自动化、材料综合交叉的先进制造技术。
文中介绍了激光再制造系统的组成、材料选择原则、多层熔敷后的效果及工业应用实例。
1 激光再制造系统构成
激光再制造技术的技术基础是激光熔敷。
激光熔敷原本是一种表面强化技术，它不涉及零件精确成形问题。
以激光熔敷为修复技术平台，加上现代先进制造、快速原形等技术理念，则发展成为激光再制造技术。
它是以金属粉末为材料，在具有零件原型的CAD/CAM软件支持下，CNC （计算机数控）控制激光头、送粉嘴和机床按指定空间轨迹运动，光束与粉末同步输送，形成1支金属笔，在修复部位逐层熔敷，最后生成与原型零件近形的三维实体。
激光器：1～5kWCO2激光器，多模即可，或用0.4～2kWNd：Y AG激光器，多模即可。
光学系统：采用聚焦光束和宽带光束2种方法，宽带光束可使熔敷表面光滑平整，而且没有裂纹等产生。
送粉器：采用载气式或非载气式输送2种均可。
非载气式送粉，粉末利用率高达90%，载气式仅30%～40%。
在进行二维以下运动修复时，采用非载气式送粉可节省粉末，从而降低使用成本。
从光束与粉嘴相互运动关系来看，可分为一维、二维及三维修复。
红外温度监控系统：
在激光熔敷修复过程中，由于多层叠加，熔层表面温度会随高度增加而增加，在尖角处也会引起热量陡增。
必须对熔池温度面进行实时监测，并将测温结果反馈给激光器和数控机床，控制激光器功率输出以及CNC机床的运动速度，以保持熔池温度稳定。
其测温原理为：激光涂层吸收的能量EA，一部分用于熔化粉末Ep，一部分以热辐射的形式向外散出ER，一部分用于热传导ET，一部分用于与环境对流Ec，即：
EA=Ep ER ET EC
根据黑体辐射定律和为维恩位移定律：λmT=2897.8μm·K，其中λm为光谱辐射极大值对应波长，T为绝对温度（K）。
由此而进行双波长比色红外测温。
采用双波长比色测温计，测温范围400～2000℃，精度系数±1%；
2 激光再制造与热喷涂冶金组织比较
修复材料要与基材基本性能一致，要与基材有互熔性，实现冶金结合。
修复层中不能有裂纹、气孔，且层内组织均匀，与基材结合界面强度不低于基材强度。
目前激光再制造用材料与常规热喷涂技术基本一致，多为粉末型的Ni基、Fe基、Co基、WC、陶瓷等材料，可根据基材性能选用不同修复材料。
激光修复层与基体是冶金结合，层内组织均匀细致，消除了气孔、裂纹、夹渣等缺陷。
而热喷涂层与基体不是冶金结合，界面为机械粘接，存在气孔。
热喷涂层内有大量气孔、夹渣、组织粗大。
显然激光修复后显微组织和性能优于热喷涂工艺。
对损伤比较严重的部位，必须进行多层熔敷。
每层厚度0.54mm，计30层。
每层间的组织与每层内组织比较，稍有些粗大，但总体来看，还是均匀的。
熔敷材料为Ni45，多层熔敷区的硬度分布和成分（SDX）经检测后，也是均匀的。
硬度偏差不过ΔHV85。
表明多层激光系统熔敷可以获得大面积的组织和性能均匀的修复层。
3 激光再制造技术工业应用及前景展望
激光熔敷技术诞生以来，作为一种修复技术已得到许多重要应用。
如英国P.R航空发动机公司将它用于涡轮发动机叶片的修复，美国海军试验室用于修复舰船螺旋桨叶。
国内对此项技术应用也在近年来取得很大进展。
天津工业大学已将此技术用于冶金轧辊，拉丝辊的修复，石油行业的采油泵体、主轴的修复，铁路、石化行业大型柴油机曲轴的修复，均收到良好的效果。
目前上述修复工作都采用一维激光熔敷方法，只能解决部分修复零件，而且仅是修复概念上的工作。
事实上，在生产中还有大量的复杂贵重装备需要三维激光再制造技术，特别是不能移动的大型设备需要解决现场修复问题。
可以预见，随着该项技术的发展与完善，在经济建设和国防建设中将发挥巨大作用。
本文出自： 深圳市通发激光设备有限公司，专业从事模具激光焊机的开发、销售与维护和模具激光焊技术的推广。
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