激光熔覆技术在船舶修理中的应用

在船舶长期的运转过程中，经常会由于各种各样的因素影响而使得船舶的使用性能逐渐降低。船舶修理中碰到零部件损坏 ， 如何快速修复并使之继续高质量运作， 一直是人们谋求解决的技术难题之一。

船舶上面的许多大型设备如果零部件损坏 ， 往往会造成重大经济损失与危害 ， 如发电机关键部件的转子轴 ， 因其运行精度高 ， 速度快 ， 一旦损坏将直接导致整个机组输出功率下降甚至瘫痪。为保险起见 ， 一般都是直接更换损坏的零部件， 但由于船舶行业零部件价格通常比较昂贵 ， 而且订购周期 ， 无法满足船舶修理的需求。因此船舶修理行业面临着迫切需要解决的问题： 开发新型价格低廉、能快速并且具有高度可靠性的修复技术。

常用的传统修复工艺主要有普通焊条堆焊、喷涂和电镀 ， 对于不太重要的零部件 ， 这些传统工艺可以解决问题 ，但对于重要零部件 ， 这些传统工艺方法都存在着不同程度的缺陷 。例如堆焊和电焊容易变形量太大 ， 只能用于不太重要的零部件； 而喷涂和电镀的方法尽管无变形量 ， 但它们可修复的厚度有限 ， 并且修复层与基材的结合力不强 ， 不能应用于高速、冲击、重载的场合。

激光熔覆">激光熔覆利用高能激光束在金属表面辐照 ， 通过迅速熔化、扩展、凝固 ， 冷却在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料 ， 从而构成一种新的复合材料 ， 以弥补机体所缺少的高性能 ， 这种复合材料能充分发挥两者的优势 ， 弥补相互之间的不足。根据工件的工况要求 ，可以熔覆耐热、耐磨、耐蚀、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。

与传统修复中常用的堆焊、喷涂和电镀等相比 ， 激光熔覆有以下优点：

1． 熔覆层与基体之间为冶金焊接结合 ， 致密且结合强度高 ， 不易脱落；

2． 在改变或恢复工件的几何尺寸的同时 ， 实现同步表面强化；

3． 利用功能材料可实现工件表面性能的定制 ， 改变零件的表面性能 ， 如耐磨、耐高温、耐腐蚀等；

4． 修复部位热影响区和热变形小 ， 不改变工件基体的金属性能；

5． 修复过程为机器自动控制 ， 保证工件质量；

6． 修复效率高 ， 工期短；

7． 可以修复多种材质的工件；

8． 熔覆层的硬度在 HRC20～HRC60范围内 ， 可以根据使用要求选择。

由于激光熔覆修复技术所产生的修复层为冶金结合 ， 其组织致密 ， 结合强度高 ， 不易脱落 ， 逐渐成为船舶最好的修复工艺之一。结合激光熔覆修复技术的特点与优势 ， 船舶上的各类钢、铸铁、不锈钢零部件的磨损 ，都可用激光熔覆技术修复 ， 修复后的整体性能可达到或超过新的工件。而那些以往在修船行业中令技术人员头疼的修复难题 ， 激光熔覆修复技术更是显示出它的独到之处 ， 比如轴类的修复 ， 激光熔覆修复技术可以使变形量控制在 0． 01 ～0． 02 mm 以内 ， 大一点的轴甚至不存在变形； 对于材质为铸铁和不锈钢的工件的修复 ， 激光熔覆修复技术同样能解决问题 ， 且效果显著 ， 不出现裂纹； 形状复杂工件的修复 ， 同样可以精确高效地修复 ， 最重要的是激光熔覆修复技术采用的熔覆材料广泛 ， 即可使用与基体相似的材料 ， 以达到修复尺寸的目的 ， 也可使用性能更优良的合金材料以达到表面改性的目的。这些难题往往是传统修复工艺难以达到的。

亚琛联合科技作为Fraunhofer ILT的孵化企业，率先将超高速激光熔覆技术引进中国市场。常规激光熔覆过程，激光能量主要用于熔化基体材料形成熔池，粉末注入熔池后熔化，再凝固形成防护涂层。超高速激光熔覆技术本质上改变了粉末的熔化位置，使粉末在工件上方就与激光交汇发生熔化，随之均匀涂覆在工件表面。由于涂层表面质量明显高于普通激光熔覆，只需要简单打磨或抛光即可应用，因此材料浪费、后续加工量都大大减少，在成本、效率、及对零件的热影响上超高速激光熔覆都具有不可替代的应用优势。

激光熔覆修复技术作为一种全新的工艺， 以其独特的优势 ， 给船舶修业中修复重要零部件带来了可能。正如上面所谈到的激光熔覆修复技术的多种特性 ， 决定了激光在修船行业必定有着广阔的应用前景。随着激光熔覆技术在修船行业的广泛应用 ， 将会为修船厂、船东带来相当可观的效益， 同时由于节省了材料消耗与报废 ， 对损坏工件进行再制造修复 ， 符合国家产业发展政策 ， 因而也具有巨大的社会效益， 值得积极推广应用。