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身體出問題了,需要醫(yī)生“修理”,機(jī)器出問題了,需要工程師修理。無論是生活中還是生產(chǎn)中,修理是一項(xiàng)非常重要的事情,特別是對于金屬方面產(chǎn)品,機(jī)床、機(jī)械、機(jī)車、汽車,以及一些昂貴的裝備,不可能壞了一點(diǎn)部件就把它廢棄,首要選擇就是把它修理好。
再制造應(yīng)用廣泛
修理修復(fù)工業(yè)金屬產(chǎn)品被稱為“再制造”,它是一項(xiàng)變廢為寶的工藝。產(chǎn)品的損害常常是因?yàn)殚L時(shí)間的運(yùn)作導(dǎo)致磨損、崩裂、腐蝕等導(dǎo)致,再制造可以給產(chǎn)品還原到原來的性能,可以為我國節(jié)省大量的資源,也給生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省了成本,是一項(xiàng)利國利民的技術(shù)。
上述的機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、機(jī)車和汽車等都是規(guī)模很大的行業(yè),每年會出現(xiàn)巨大的返修、翻新、修復(fù)的需求,再制造的應(yīng)用非常廣闊。一般而言,與新品相比,再制造零部件可節(jié)約成本50%,節(jié)能60%,節(jié)材70%,大氣污染物排放量降低80%以上。截至2018年底,我國的汽車保有量達(dá)到2億4千萬輛,后市場產(chǎn)值超萬億規(guī)模,我國具備再制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的企業(yè)已超過2000家。另據(jù)估算,2018年再制造發(fā)動機(jī)10萬臺、自動變速箱20萬臺、轉(zhuǎn)向機(jī)2000萬只,整個(gè)汽車零部件再制造行業(yè)交易額或超過300億元。
再制造的其中一項(xiàng)重要技術(shù)就是表面處理工程,使用的方法包括離子技術(shù)、激光技術(shù)、電弧噴射技術(shù)等,其中以新興的激光技術(shù)最為活躍,激光表面處理或者說激光再制造,已成為金屬產(chǎn)品修復(fù)的一個(gè)重要方法。在過去很長一段時(shí)間,激光再制造在全球激光學(xué)術(shù)界都受到很大關(guān)注,歐洲、美國、日本、俄羅斯等國家都有深入研究,并廣泛用于航空航天、國防軍工,以及民用產(chǎn)品上。我國在科研上雖然晚了一些,但是技術(shù)水平逐漸追趕了發(fā)達(dá)國家水平,清華大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、江蘇大學(xué)、蘇州大學(xué),以及中科院下屬機(jī)構(gòu),部隊(duì)下屬研究機(jī)構(gòu)等科研單位做了大量工作,并為我國培養(yǎng)了大量激光再制造的年輕科研人才。
我國激光再制造現(xiàn)狀
在我國,激光再制造的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有20多年的時(shí)間,技術(shù)越發(fā)成熟。如今掌握這方面技術(shù)的企業(yè)已經(jīng)遍布山東、遼寧、江蘇、湖北、廣東、陜西、河北、河南等多個(gè)省市。由于激光再制造普遍用于石化、冶金、電力、鐵路、機(jī)械、汽車、航空、船舶等重工業(yè),因此目前主要應(yīng)用是以長江以北地區(qū)較多,市場份額也是北方占據(jù)較多。
較早的應(yīng)用可能是從中科院金屬所、清華大學(xué)、江蘇大學(xué)等科研單位承接社會產(chǎn)業(yè)需求,定制化地給解決方案。后來,一批企業(yè)陸續(xù)進(jìn)入激光再制造,提供激光熔覆、激光表面硬化、激光淬火、激光沖擊噴丸等工藝,為許多礦山機(jī)械、工程機(jī)械、石化等帶來了極大的便利。
目前從事激光再制造的代表企業(yè)
環(huán)渤海 |
沈陽大陸激光、沈陽金研激光再制造、河北瑞兆激光再制造、唐山科源激光再制造、山能機(jī)械再制造 |
武漢 |
武鋼華工、大族金石凱、團(tuán)結(jié)點(diǎn)金 |
華東 |
南京中科煜宸、輝銳光電、江蘇點(diǎn)金激光科技、中科四象、江蘇中科大港激光、斯普瑞科技,浙江久恒光電 |
華南 |
廣州泰格激光、興錸激光 |
中西部 |
西安中科中美、必盛激光,河南省煤科院----焦煤愛鋼裝備, |
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前我國從事激光再制造的民用企業(yè)大約40-50家,規(guī)模大的已經(jīng)數(shù)億元,而小的則在千萬元以下。全年我國激光再制造的產(chǎn)值超過25億元,服務(wù)修復(fù)各個(gè)產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)品價(jià)值數(shù)百億元,為我國減少了許多重要行業(yè)的損失。在軍工方面的裝甲軍備、艦船等也有很多應(yīng)用,目前難以統(tǒng)計(jì)。
激光再制造給許多核心零部件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)診斷、治療、修復(fù),讓產(chǎn)品煥然一新,重新投入工作,這項(xiàng)技術(shù)的貢獻(xiàn)巨大。跟激光切割一樣,激光再制造在我國已經(jīng)發(fā)展了二十多年,然而今天激光切割裝備年產(chǎn)值有數(shù)百億元,從事的企業(yè)近千家。這就有一個(gè)疑問:為什么同樣是較早發(fā)展的激光再制造規(guī)模仍然這么。窟@個(gè)問題也是困擾從事激光再制造企業(yè)家多年的難題。在一般應(yīng)用技術(shù)基本成熟的情況下,如何才能推進(jìn)激光再制造的市場規(guī)模擴(kuò)大是當(dāng)前最重要的問題。
激光再制造拓展的難題
激光再制造應(yīng)用規(guī)模在拓展過程中,會遇到以下幾個(gè)難題:
1)技術(shù)門檻高。從事激光再制造,不像激光打標(biāo)設(shè)備、切割設(shè)備那樣湊足部件組裝出來就能用,再制造的設(shè)備有一定的技術(shù)門檻,特別是熔覆工藝的噴粉、熔覆頭以及光輸出能量的調(diào)試都是有難度的。目前從事激光再制造的企業(yè)里,大部分都是已經(jīng)做了很多年,有一定的技術(shù)積累。有些企業(yè)也許也想介入?yún)⑴c,但是由于技術(shù)不過關(guān)是無法進(jìn)入的。
2)個(gè)性化加工為主,難以批量化。激光再制造或者說激光修復(fù)目前承接都是修理金屬部件的作用,而這些金屬部件磨損部位不同,常常都是要求單個(gè)加工,而且形狀各異,對三維修復(fù)、夾具固定的設(shè)計(jì)要求也高。這一點(diǎn)上,二維激光鋼板切割基本上一套設(shè)計(jì)通用。所以激光切割很容易實(shí)現(xiàn)批量化工作,而激光再制造很難批量化。
3)激光器與核心設(shè)備價(jià)格高。目前激光再制造一般采用較高的功率:4KW, 6KW甚至10KW。早期較多使用CO2激光器,近些年高功率輸出半導(dǎo)體激光器也逐漸增加了。軸流CO2激光器比較成熟,但是高功率的產(chǎn)品總價(jià)也不會太低,而高功率半導(dǎo)體激光器許多依賴外國進(jìn)口,主要是Laserline, Dilas, Trumpf, Lasertel等幾個(gè)公司,價(jià)格稍稍昂貴,國產(chǎn)的半導(dǎo)體激光器也有幾家公司,價(jià)格稍低,然而目前出貨量并不是很大,難以與光纖激光器相比。再加上其他組成部件,全套的激光再制造設(shè)備價(jià)格不菲。一般的中小企業(yè),熔覆修復(fù)的需求不持續(xù)的話,很難會去投資這么大購買全套的激光再制造設(shè)備,這也是導(dǎo)致激光再制造產(chǎn)值不大的原因。所以,未來激光熔覆修復(fù)的發(fā)展方向,很可能會走地區(qū)加工站服務(wù)模式,就像家里電器壞了,就在附近找個(gè)店維修。
4)激光再制造推廣不足,知名度低。其實(shí)在再制造的技術(shù)里,激光的使用只是其中一個(gè)類型,還有鍍層、熱噴涂、等離子注入、化學(xué)熱處理等技術(shù)。激光再制造在長期一段時(shí)間里停留在科研層面較多,實(shí)用少,推廣不足,人們對這項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)識不夠,這也是導(dǎo)致激光再制造市場使用不夠的一個(gè)重要原因。
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