激光表面处理潜力无限

 

 

聚焦激光表面处理技术

 

目前，我国传统的制造业正面临深度的转型升级，高附加值、高技术壁垒是工业转型其中的一个重要方向。随着高精密加工需求的增加，相关的技术也随着快速发展，其中，激光技术作为工业4.0的天然融和者，在市场上正获得越来越多的认可。

 

成立于2015年，由海外高层次引进人才创办，总部位于南京的南京辉锐光电科技有限公司（以下简称辉锐光电）是一家高新技术企业，辉锐光电秉持绿色制造、智能制造的理念，致力于发展工业级激光金属增材制造技术，为工业企业提供高性能金属零部件快速制造与增材修复的专用设备和技术服务，致力于推动以往“空中楼阁”的激光表面处理技术帮助更多企业获益。

 

在金属表面处理领域中，目前正炙手可热的激光表面处理之所以引人注目，是因为它与传统的热加工方法相比较有不少独特的优点。经一般热加工后的金属零件，可能会因为各种应力作用而产生形变，但是激光表面处理则可以有选择性的让这种形变减至最小程度。经过激光清洗表面处理的金属表面十分清洁，不需要再进行通常的喷砂、酸洗等清洁处理。

 

 

激光表面强化领域正是辉锐光电深耕的领域，在工业激光整体受到客观环境影响而产值下滑的2019年，辉锐光电仍然取得了不俗的表现。辉锐光电董事长齐欢博士谈到：“2019年虽然受到中美贸易战等原因的影响，但是我们在整个行业里边其实还是有点逆势而上的势头，尤其是辉锐拥有专利技术的移动式激光熔覆设备和超高速激光熔覆设备，都获得了不错的订单和客户口碑。”

 

近年来，中国环境保护的法律法规愈发严格，中央明确提出了要加快工业的技术改造，推广使用先进的脱硫脱硝设备，降低工业的烟尘和粉尘的排放，以及严格控制高能耗、高污染形成的产能，尽快淘汰“两高”的落后产能的要求。传统电镀表面处理生产中要大量使用强酸、强碱、盐类和有机溶剂等化学药品，在作业过程中会散发出大量有毒有害气体，如安全管理工作做得不好，极易发生中毒，灼伤，以致燃烧爆炸事故，同时产生的废水中含有大量的重金属元素，如随意排放，极易造成水源及土壤严重污染。而相比较于电镀而言，激光熔覆层与基体是牢固的冶金结合层，经过专门设计的激光熔覆涂层，组织致密，无裂纹和气孔，熔覆层厚，强韧性好，过程无需使用化学药品，更加绿色环保，是环保法规愈发严格的当下的良好选择。

 

辉锐光电长期致力于激光金属3D增材制造技术的研发与应用，公司掌握激光材料热加工的核心工艺，面向各工业领域的应用需求，储备了多种高性能合金材料的激光增材工艺数据库，辉锐自主研发的移动式激光熔覆设备MobiMRO、通用型激光熔覆设备iLAM系列、超高速激光熔覆设备UHS-iCoating、激光清洗设备iCleaning、激光熔覆闭环反馈系统imageSense、自动化修复软件Scanpath等核心技术处于行业内领先水平。在此基础上公司致力于数字化制造和智能化制造技术的研发与平台搭建，针对不同的客户调研分析给出不同的对策及解决方案。

 

辉锐光电的典型客户长江电力集团，其共同研发项目从2016年开始一共做了13个，合作过程中开发了适用于水电站机组转轮室表面的激光熔覆和检测设备及操作方法，定制化设备能够用于水电站机组转轮室的修复作业，从而提高转轮室钢板表面熔覆层的力学性能，减少组件热变形，而且能够精确测量熔覆层的厚度和表面精度，提高了水电站机组转轮室修复工作效率。

 

严格选择光源

 

近年来，受益于激光产业的整体兴盛，激光器市场规模不断扩大，发展更是十分迅速。以锐科、创鑫等为首的国产光纤激光器品牌迅速在国内与国际市场上名声大震。光纤激光器作为第三代激光器，其性能优势明显。凭着高效率和低维护成本的特点受到系统集成商的青睐，光纤激光器成为未来工业激光器的发展方向，正在越来越多的领域得到应用。

 

 

2018年以来，国产激光器互相正面临着激烈的价格竞争问题，许多激光器供应商在此事件中受到波及。然而，齐欢博士认为：“适当的激光器价格竞争一定程度上对设备企业是利好的，因为集成一套设备的成本也会相应降低，能够让更多企业从激光技术中获益。但是过分的价格竞争会影响到整个行业的良性发展，所以希望同行们还需聚焦行业，从自身出发，为整个行业谋福利。”齐欢博士表示：辉锐光电增材部分业务，所用到的激光器功率范围在1kW到6kW，但是以3kW-4kW的激光器用量比较大，国内目前激光器价格竞争的白热化的区域是在2kW以下，所以对辉锐光电2kW-6kW的中功率方面上的影响还不是特别大。

 

同时，齐欢博士也坦言，“在高功率激光器方面，国产激光器的稳定性照比海外知名激光器品牌，仍然存在差距，我们去年采购过几十台激光器，还是会有部分质量问题，比如说烧光纤，我们用了几天的光纤头就烧损了，所以作为用户企业，当然我们也希望激光器供应商能够尽快按照我们增材制造的一些要求，在光纤头保护、芯径，然后控制总线接口等等，能够形成一个为我们增材应用工艺要求定制化的专门的这种中功率的激光器。”

 

趋势展望

 

齐欢博士认为，随着激光技术的进一步发展，超高速激光熔覆将大有所为。超高速率熔覆技术是通过同步送粉添料方式，利用高能密度的束流使添加材料与高速率运动的粉末材料和基体表面同时熔化，并快速凝固后形成稀释率极低，与基体呈冶金结合的熔覆层，极大提高熔覆速率，显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等工艺特性的工艺方法。相比传统工艺在熔池里熔化颗粒，这种方法能使效率大幅提升，更加经济实惠。

 

相较于激光切割、激光打标等常见激光应用，激光熔覆的技术门槛较高，需要用新的技术去针对和满足各个行业的需求，做大量的工艺开发和材料性能的测试实验。只有这些数据逐渐积累之后，才能为市场提供出让人放心和接受的产品，在这个过程中，需要产业链中各环节的紧密配合。就此，辉锐光电希望能与更多的激光器供应商进行接触合作，协同并进，助力中国的工业转型升级。