機(jī)械總院與德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所聯(lián)合開(kāi)展技術(shù)開(kāi)發(fā)

就像一束光直直射向噴涂表面上下兩個(gè)椎體對(duì)稱交織短短不到兩小時(shí)便迅速完成了20米長(zhǎng)的柱狀鍍層

和傳統(tǒng)的熔覆激光技術(shù)相比超高速激光熔覆技術(shù)的工作效率要快上百倍看到這項(xiàng)新技術(shù)時(shí)機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心CAMTC所長(zhǎng)王淼輝掩飾不住興奮在他看來(lái)如果能將該項(xiàng)技術(shù)引入國(guó)內(nèi)將極大地解決我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)存在的電鍍污染問(wèn)題同時(shí)制約傳統(tǒng)熔覆技術(shù)大規(guī)模推廣的最大瓶頸效率也將迎刃而解這是最有可能成為替代電鍍等污染型產(chǎn)業(yè)的技術(shù)

在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)傳統(tǒng)的工業(yè)制造加工或者再修復(fù)往往都需要通過(guò)電鍍技術(shù)電鍍技術(shù)雖然曾一度在金屬表面防護(hù)裝飾加工等方面發(fā)揮了很大的作用并且在電子工業(yè)通信軍工航天等領(lǐng)域也有大量的功能性電鍍技術(shù)應(yīng)用但其長(zhǎng)期以來(lái)帶來(lái)的污染問(wèn)題讓許多制造企業(yè)頭疼不已

黨的十九大報(bào)告提出要建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系構(gòu)建市場(chǎng)導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用王淼輝說(shuō)淘汰落后污染產(chǎn)能是工業(yè)制造企業(yè)必須面對(duì)的一道關(guān)卡進(jìn)行綠色環(huán)保的技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)勢(shì)在必行

環(huán)保問(wèn)責(zé)倒逼技術(shù)轉(zhuǎn)型

我國(guó)是世界上最大的煤礦液壓支架生產(chǎn)國(guó)不僅滿足國(guó)內(nèi)各煤礦使用而且出口美國(guó)德國(guó)澳大利亞俄羅斯印度東南亞等國(guó)然而液壓支架的核心部件立柱千斤頂均需要進(jìn)行表面防腐和耐磨等處理在制造和維修兩個(gè)方面每年需要處理的量就有近百萬(wàn)平方米之多這對(duì)于企業(yè)成本而言也是一個(gè)極大的負(fù)擔(dān)

在煤機(jī)液壓支架的再加工方面傳統(tǒng)電鍍工藝給企業(yè)帶來(lái)的環(huán)保壓力非常大并且使用電鍍技術(shù)鍍層在質(zhì)量性能以及大修周期修理費(fèi)用等使用后期的成本維護(hù)方面也存在許多缺陷北京煤礦機(jī)械裝備有限責(zé)任公司工藝研究院院長(zhǎng)杜春海坦言

黨的十九大報(bào)告提出我國(guó)經(jīng)濟(jì)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換增長(zhǎng)動(dòng)力的攻關(guān)期必須堅(jiān)持質(zhì)量第一效益優(yōu)先加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)促進(jìn)我國(guó)產(chǎn)業(yè)邁向全球價(jià)值鏈中高端培育若干世界級(jí)先進(jìn)制造業(yè)集群

超高速激光熔覆機(jī)技術(shù)

事實(shí)上早在多年以前不斷加大污染企業(yè)設(shè)備的關(guān)停力度就已經(jīng)給制造生產(chǎn)商們帶來(lái)了很大的沖擊與北京煤礦機(jī)械裝備有限責(zé)任公司一樣近些年在國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策的指導(dǎo)下許多企業(yè)已經(jīng)紛紛著手進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)不斷加大環(huán)保方面的工作力度通過(guò)新技術(shù)新工藝的研發(fā)應(yīng)用從根本上提升制造過(guò)程的環(huán)保水平實(shí)現(xiàn)智能制造綠色制造

盡管有行內(nèi)人士認(rèn)為現(xiàn)階段鍍硬鉻技術(shù)也很成功但事實(shí)上現(xiàn)在普遍使用的三氧化鉻CrO3又稱六價(jià)鉻Cr6+連同其他有鉻成分的物質(zhì)被歐盟委員會(huì)于2013年定義為對(duì)人體有害物質(zhì)同時(shí)規(guī)定這些物質(zhì)只能在獲得歐洲化學(xué)品總署的特殊且有限期認(rèn)證后才能使用最早提出超高速激光熔覆技術(shù)的德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所Fraunhofer ILT的孵化企業(yè)亞琛聯(lián)合科技公司ACunity GmbH總裁洪臣表示基于以上考慮歐盟國(guó)家可能會(huì)不允許在金屬部件中使用鍍硬鉻由此便迫切需要另一種工藝來(lái)替代鍍硬鉻

超高速激光熔覆技術(shù)完成的熔覆涂層冶金質(zhì)量高稀釋率低變形小表面光潔度高屬于先進(jìn)環(huán)保的再制造加工技術(shù)在工業(yè)再制造領(lǐng)域能極大地減少企業(yè)的后續(xù)機(jī)加工成本能有效延長(zhǎng)產(chǎn)品使用周期為企業(yè)節(jié)省大量后期維修費(fèi)用王淼輝表示

中德合作共研熔覆技術(shù) 

說(shuō)起第一次與德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所和亞琛聯(lián)合科技公司的接觸王淼輝至今印象深刻

對(duì)于長(zhǎng)期深耕增材制造領(lǐng)域的王淼輝而言超高速激光熔覆技術(shù)無(wú)疑在他的興趣范圍之內(nèi)我國(guó)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》20062020年提出自主創(chuàng)新可以有3種實(shí)現(xiàn)形式原始創(chuàng)新集成創(chuàng)新和引進(jìn)吸收消化再創(chuàng)新王淼輝認(rèn)為超高速激光熔覆技術(shù)屬于先進(jìn)制造增材制造綠色制造領(lǐng)域是中國(guó)制造2025的重大戰(zhàn)略規(guī)劃發(fā)展方向之一通過(guò)引進(jìn)德國(guó)先進(jìn)工藝技術(shù)形成研究基礎(chǔ)研發(fā)資源市場(chǎng)應(yīng)用等多方面的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)并在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中加以驗(yàn)證推廣形成產(chǎn)業(yè)化智能化標(biāo)準(zhǔn)化繼而進(jìn)行二次研發(fā)改進(jìn)這對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)‘中國(guó)制造2025規(guī)劃’有很好的實(shí)踐意義

據(jù)介紹該技術(shù)最早由德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所提出亞琛聯(lián)合科技公司作為其孵化的創(chuàng)新企業(yè)圍繞該技術(shù)開(kāi)展了一系列的市場(chǎng)化拓展性研發(fā)對(duì)核心裝備進(jìn)行改良與升級(jí)當(dāng)王淼輝團(tuán)隊(duì)前去考察時(shí)敏銳的洞察力迅速讓他決定在特定行業(yè)推廣此項(xiàng)技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新針對(duì)我國(guó)的市場(chǎng)需求研發(fā)配套的工藝裝備材料和應(yīng)用驗(yàn)證并建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系

超高速激光熔覆技術(shù)制備液壓活塞桿耐蝕涂層

一個(gè)是在高性能3D打印用金屬粉末材料方面有著雄厚的理論研究和技術(shù)基礎(chǔ)在關(guān)鍵技術(shù)上處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先國(guó)際先進(jìn)水平一個(gè)是國(guó)際上最頂尖的應(yīng)用型激光技術(shù)研究所之一在激光增材制造激光熔覆激光材料加工等方向取得了杰出成果2013年經(jīng)過(guò)深度交流雙方一拍即合隨即開(kāi)展了聯(lián)合研究工作

今年在德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用促進(jìn)協(xié)會(huì)年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)中超高速激光熔覆技術(shù)榮獲了Fraunhofer科技創(chuàng)新獎(jiǎng)這一獎(jiǎng)勵(lì)表明該技術(shù)在工程產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用是增材制造領(lǐng)域革命性的突破與此同時(shí)今年中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院與德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所共同申請(qǐng)承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃戰(zhàn)略性國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)大型金屬構(gòu)件超高速激光熔覆及其粉末制備關(guān)鍵技術(shù)研究與示范應(yīng)用項(xiàng)目其中德方負(fù)責(zé)裝備開(kāi)發(fā)中方負(fù)責(zé)工藝與材料開(kāi)發(fā)并分別在國(guó)內(nèi)外典型產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用

王淼輝表示通過(guò)中德合作我們引進(jìn)吸收德國(guó)先進(jìn)制造裝備與技術(shù)針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品特色開(kāi)發(fā)相應(yīng)的配套材料與工藝同時(shí)將我們的粉末產(chǎn)品銷往歐洲這一優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)可進(jìn)一步推動(dòng)超高速激光熔覆技術(shù)在‘一帶一路’沿線國(guó)家的應(yīng)用

成果轉(zhuǎn)化市場(chǎng)前景廣闊

我們希望用超高速激光熔覆技術(shù)直接對(duì)接中國(guó)的市場(chǎng)需求實(shí)現(xiàn)綠色先進(jìn)制造在節(jié)省生產(chǎn)成本的同時(shí)提高產(chǎn)品的使用周期這正是洪臣選擇來(lái)中國(guó)的初衷他介紹普通的激光熔覆技術(shù)速率是0.52米/分鐘而超高速激光熔覆技術(shù)可達(dá)到50200米/分鐘鍍層速度至少提高了100倍超高速激光熔覆技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是目前可以在零件表面制備大規(guī)模的同成分涂層這將有可能生產(chǎn)出在生命周期內(nèi)不會(huì)磨損的創(chuàng)新零件

目前北京煤礦機(jī)械裝備有限責(zé)任公司正計(jì)劃與中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院以及亞琛聯(lián)合科技公司開(kāi)展三方戰(zhàn)略合作針對(duì)煤機(jī)液壓支架立柱表面的耐腐蝕涂層制備技術(shù)進(jìn)行工藝研發(fā)該技術(shù)以10倍以上的效率在零件基體上制備了不同厚度的耐腐蝕涂層已經(jīng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)測(cè)試GBT 10125-2012耐腐蝕性評(píng)級(jí)達(dá)到國(guó)標(biāo)GB_T6461-20029級(jí)水平

我們有產(chǎn)品升級(jí)和制造技術(shù)提升淘汰落后技術(shù)的需要超高速激光熔覆技術(shù)在高質(zhì)量性能基礎(chǔ)上的高效率成本適中和制造過(guò)程中的綠色環(huán)保以及技術(shù)今后的拓展空間讓我們感興趣杜春海表示其在增材制造零件再制造以及復(fù)合性能材料研發(fā)高端零件價(jià)值性能提升和降低成本等方面都有著廣闊的應(yīng)用前景將進(jìn)一步提升我國(guó)制造行業(yè)的水平

經(jīng)過(guò)半年的奮戰(zhàn)全球第一臺(tái)超高速激光熔覆設(shè)備已由亞琛聯(lián)合科技公司按照中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心的技術(shù)需求交付完成第一臺(tái)樣機(jī)將用于中德雙邊開(kāi)展大量的可行性研究以及小批量生產(chǎn)相信不久大家就可以看到超高速激光熔覆技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例王淼輝認(rèn)為超高速激光熔覆技術(shù)的發(fā)明是增材技術(shù)發(fā)展歷程中的革命性一步它在未來(lái)將會(huì)極大地刺激金屬3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

2015年全球鍍硬鉻市場(chǎng)約為136億4000萬(wàn)美元而熱噴涂市場(chǎng)達(dá)75億6000萬(wàn)美元保守計(jì)算如果超高速激光熔覆技術(shù)可以捕捉到10%份額的市場(chǎng)這種新工藝就可以擁有20億歐元的年市場(chǎng)容量

煤機(jī)液壓支架立柱表面涂層的年需求量可達(dá)數(shù)百萬(wàn)平方米市場(chǎng)需求份額可達(dá)數(shù)十億元今后中德合作雙方還將著眼于高耐磨性涂層的超高速激光熔覆技術(shù)研發(fā)在冶金軋輥海工裝備汽車制造等行業(yè)繼續(xù)推廣這一綠色再制造技術(shù)同時(shí)也將進(jìn)一步往智能制造領(lǐng)域拓展未來(lái)可實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化生產(chǎn)從而減少人力成本王淼輝說(shuō)