Laserite kasutamine "pliiatsina" ja metallipulbri kasutamine "tindina"
Laseri ümbertöötlemise tehnoloogia on arenenud remonditehnoloogia, mille keskmes on laserkatted. See ühendab lasertöötluse, materjaliteaduse ja digitaaltehnoloogiad. See ei saa mitte ainult taastada kahjustatud komponentide geomeetrilisi mõõtmeid, vaid ka võimaldada nende jõudlust uute toodetega võrrelda või isegi ületada. Seda tehnoloogiat iseloomustab kõrge kvaliteet, tõhusus, energiasääst, materjali säästmine ja keskkonnakaitse, mistõttu on see keskkonnahoidliku tööstuse arengu võtmejõud. Kuna strateegia "Made in China 2025" tõstab rohelise tootmise võtmeprojektina esile, on laseri ümbertöötlemine saanud tugeva poliitilise toetuse. Hinnanguliselt ulatub Hiina laseri ümbertöötlemise tööstuse ulatus 2025. aastaks 10 miljardi jüaanini, mis viitab tohutule turupotentsiaalile ja töötleva tööstuse ringkasutuse ökosüsteemi aktiivsele ümberkujundamisele.
Tehnilised põhimõtted ja võrdlevad eelised
Laseri ümbertöötlemise tehniline alus on laservooder, mis moodustab aluspinna pinnale metallurgiliselt seotud kihi, kasutades suure{0}}energiaga laserkiirt kattematerjali sulatamiseks. Sellel tehnoloogial on traditsiooniliste parandusmeetodite ees olulisi eeliseid: väike kuum{2}}mõjuala, mis minimeerib tooriku deformatsiooni; kattekihi madal lahjendusaste koos täpse juhtimisega; kattekihi tihe mikrostruktuur väheste mikroskoopiliste defektidega; ja kõrge metallurgilise sideme tugevus aluspinnaga. Laseri ümbertöötlemisel tavaliselt kasutatavad materjalid on Co-Cr, Ni-Cr ja Fe-Cr põhinevad sulamipulbrid ning metallkeraamiliste kattekihtide moodustamiseks võib lisada keraamilisi materjale. Võrreldes traditsiooniliste tehnoloogiatega, nagu termiline pihustamine, moodustab laser{9}}parandatud kiht aluspinnaga metallurgilise sideme, mille tulemuseks on ühtlane ja peen sisestruktuur, mis kõrvaldab sellised defektid nagu poorid, praod ja räbu lisandid, samas kui termiliselt pihustatud katted on mehaaniliselt seotud ja sisaldavad palju poore.
Arenduslugu ja rakenduste laiendamine
Laseri ümbertöötlemise tehnoloogia sai alguse 1970. aastatel. 1974. aastal saavutas Ameerika teadlane Gnanamuthu esmakordselt metallist aluspinna laserkatte. 1981. aastal rakendas Briti ettevõte Rolls{5}}Royce laserkattetehnoloogiat lennuki-mootorite labade parandamiseks, mis tähistas selle jõudmist tööstuslikule rakendusele. Alates reformist ja avamisest on välismaiste tipptasemel-seadmete kasutuselevõtt ja suurte inseneriprojektide remondivajadused pakkunud võimalusi laseri ümbertöötlemise tehnoloogia arendamiseks Hiinas. Viimastel aastatel on laseri ümbertöötlemise tehnoloogia rakendusala Hiinas laienenud lennundusest ja kaitsest enam kui kümnele tööstusharule, sealhulgas kaevandusmasinad, energiaenergia ja metallurgiaseadmed. Hiinas on asutatud ligi 300 laseri ümbertöötlemise ettevõtet, mis moodustavad ülikoolide, uurimisinstituutide ja tööstusettevõtete koostööpõhise arendusmustri, edendades selle tehnoloogia hüppelist arengut teadusuuringutest tööstuslikuks kasutamiseks.
Peamised tehnoloogilised läbimurded ja innovatsioon
Laseri ümbertöötlemisseadmed on läbinud tehnoloogilise arengu CO2 laseritest fiiberlaserite ja pooljuhtlaseriteni. Uued laserseadmed pakuvad suuremat paindlikkust ja lühemaid lainepikkuse omadusi, lubades laiemaid kasutusvõimalusi. Energia-välja-toega laseri taastootmine on muutunud kvaliteetse-tootmise oluliseks vahendiks. Väliste energiaväljade (nt elektromagnetväljad, induktsioonkuumutusväljad ja ultrahelivibratsioon) kasutuselevõtuga saab see tõhusalt reguleerida sulabasseini voolu, suruda alla poorid ja kontrollida mikrostruktuuri. Kohapealse-tootmise vajaduste rahuldamiseks on teadlased alistanud täis-nurga laserkatte tehnoloogia, saavutades laserremondi erinevate kaldenurkade juures. Kuid laseri ümbertöötlemine seisab endiselt silmitsi väljakutsetega, nagu piiratud valik spetsiaalseid materjale ning põhiseadmete ja komponentide impordist sõltumine, mis piiravad edasist tööstuse arengut.
Tööstuslikud rakendused ja majanduslikud eelised
Kaevandusmasinatööstuses kasutatakse laseri ümbertöötlemise tehnoloogiat selliste võtmekomponentide parandamiseks nagu purusti peavõllid ja hüdraulilised tugisambad. Remonditud peavõlli kasutusiga saab pikendada 2-3 korda. Terasetööstuses rakendatakse seda tehnoloogiat rullikute parandamiseks. Remonditud rullide jõudlus paraneb mitu korda võrreldes traditsiooniliste protsessidega, vaid kolmandiku võrra uue rulli hinnast. Naftakeemia- ja energiatööstuses kasutatakse laseri ümbertöötlemist võtmeseadmete, nagu gaasiturbiinid ja auruturbiinid, parandamiseks, mis maksab vähem kui 10% uutest seadmetest. Statistika järgi on Hiinas vanarauaks läinud hüdrotugikolonnide aastane maht umbes 450 000 tonni. Laserkatte taastootmistehnoloogia kasutamine võib säästa 190 000 tonni standardset kivisütt aastas ja oluliselt vähendada õhusaastet. See tehnoloogia võib säästa 40% kulusid, 60% energiat, 70% materjale ja vähendada heitkoguseid 80%, pakkudes olulist majanduslikku ja keskkonnaalast kasu.
Laserseadmete komponendid
Fiber Laser masin
Laserkatte pea
Pulbrisöötur
Laseri kõvastuspea
Väljakutsed ja tulevikutrendid
Laseri taastootmistehnoloogia arendamine seisab silmitsi nelja peamise väljakutsega: piiratud valik spetsiaalseid materjale ja suure jõudlusega-remondimaterjalide puudumine; põhiseadmete ja komponentide impordist sõltumine; tööstuse ebapiisav tunnustus; ja mittetäielik standardsüsteem. Tulevikus areneb tehnoloogia intelligentsuse ja automatiseerimise suunas. Tehisintellekti ja masinõpet kasutatakse tootmisparameetrite optimeerimiseks ja reaalajas{3}}kvaliteedikontrolli saavutamiseks. Kohapealne taastootmine on veel üks oluline trend, kus laserseadmed arenevad miniaturiseerimise ja integreerimise suunas. Aastaks 2035 on Hiina laseri ümbertöötlemise tööstuse arengueesmärk intelligentse tehnoloogia küpsemine ja 50 miljardi jüaani ulatuv tööstuslik ulatus. Pikas perspektiivis toetab laseri ümbertöötlemine hajutatud teenindussüsteeme, saavutab laialdase kasutuse{10}}liigsete seadmete tootmises ja pakub ringmajanduse põhilist tehnilist tuge.