近日,首鋼機(jī)電公司工程制造團(tuán)隊和首鋼技術(shù)研究院金屬3D打印研發(fā)團(tuán)隊聯(lián)合攻關(guān),成功將金屬3D打印再制造技術(shù)應(yīng)用于股份公司、京唐公司熱軋產(chǎn)線軋機(jī)牌坊窗口面修復(fù)工作,使設(shè)備使用壽命提高數(shù)倍。
據(jù)了解,首鋼機(jī)電公司遷安機(jī)械修理分公司工程團(tuán)隊多年來一直致力于激光熔敷增材制造技術(shù)的研發(fā)運(yùn)用。目前,該團(tuán)隊已將該技術(shù)推廣應(yīng)用于修復(fù)助卷輥、層流輥、西馬克液壓缸活塞桿、熱軋支撐輥軸承座、軋機(jī)牌坊、大齒輪里孔和減速機(jī)軸等多個重點項目,在為企業(yè)創(chuàng)造效益的同時,也極大地拓展了公司的業(yè)務(wù)領(lǐng)域和范圍。
一、激光熔敷設(shè)備及技術(shù)介紹
激光熔覆技術(shù)是以不同的填料方式在被涂覆基體表面上增加已選擇的涂層材料,經(jīng)激光輻照使之和基體表面同時熔化,并快速凝固后形成稀釋度極低并與基體材料成冶金結(jié)合的表面涂層,具有熱影響區(qū)小、稀釋率低,熔覆層晶粒度細(xì),表面硬度高,耐磨性能好等優(yōu)點,可有效改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、抗氧化等性能。
我單位擁有三臺半導(dǎo)體激光熔覆設(shè)備,其中一臺3000W(德國DILAS激光器),兩臺6000W(德國Laser Line激光器),同時配備六軸全自動機(jī)械手及工件旋轉(zhuǎn)平臺,采用德國西門子控制系統(tǒng),可實現(xiàn)對外圓、內(nèi)孔、平面、立面及異型件表面的自動激光熔覆焊接,能夠?qū)崿F(xiàn)自動化精準(zhǔn)操作,工作效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
二、激光熔敷應(yīng)用及成果
1.激光熔覆修復(fù)助卷輥
為了解決熱軋卷取區(qū)域助卷輥在線使用出現(xiàn)的粘鋼、銹蝕、焊道印及磨損嚴(yán)重等問題,我單位通過技術(shù)創(chuàng)新,采用激光熔覆手段,對股份公司一熱軋卷取區(qū)域助卷輥進(jìn)行修復(fù)試驗。結(jié)果表明,在線使用周期較堆焊工藝修復(fù)的助卷輥明顯提高,其中使用周期最長的已達(dá)到18個月,是其他供應(yīng)商提供助卷輥使用周期的2倍以上。
助卷輥修復(fù)屬成熟工藝,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,針對此項技術(shù),已申請專利,目前正在受理階段。
2.激光熔覆修復(fù)層流冷卻輥
我單位為京唐公司2250修復(fù)的層流冷卻輥,在線使用周期已達(dá)到3年零10個月(仍在線使用),原噴焊輥子在線使用周期約為2年。目前激光熔覆修復(fù)技術(shù)已達(dá)到成熟水平,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,使用壽命較原工藝提高近1倍。
3.激光熔敷修復(fù)軋機(jī)牌坊
我單位從2017年開始介入首鋼內(nèi)部熱軋牌坊在線修復(fù)領(lǐng)域,到目前為止,合計加工修復(fù)21架次。 2019年承擔(dān)了京唐熱軋3架牌坊的機(jī)械加工和激光熔覆修復(fù)任務(wù),實現(xiàn)了F3、F4立面、F5底面同時熔覆,大大提高了工作效率,全部保質(zhì)保量并按工期完成了任務(wù),得到了京唐公司熱軋作業(yè)部的一致好評。
通過不斷的摸索、學(xué)習(xí),以及現(xiàn)場實際操作,目前我單位專業(yè)團(tuán)隊已經(jīng)具備熱軋牌坊的在線修復(fù)能力。計劃2020年快速推進(jìn)股份公司牌坊在線修復(fù)工作,實現(xiàn)股份公司熱軋軋機(jī)牌坊修復(fù)的首鋼化,同時推進(jìn)該技術(shù)的社會市場化。
4.激光熔敷修復(fù)西馬克液壓缸活塞桿
機(jī)電公司承制的西馬克扇形段項目,安裝過程中液壓缸缸頭螺紋存在損壞情況,造成液壓缸不能使用。通過對液壓缸結(jié)構(gòu)形式及安裝性能要求進(jìn)行了解,確定對活塞桿螺紋部位進(jìn)行激光修復(fù),熔覆焊后按圖紙要求恢復(fù)螺紋尺寸及精度。
修復(fù)過程中,通過對供貨廠家提供焊粉進(jìn)行熔敷試驗及成分對比測試優(yōu)選,并對過程中的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,所有西馬克液壓缸活塞桿全部保質(zhì)保量修復(fù)完成,并保證了安裝工期。
5.激光熔敷修復(fù)熱軋支撐輥軸承座
熱軋支撐輥軸承座是軋機(jī)輥裝配重要部件,現(xiàn)場經(jīng)過長時間使用,內(nèi)孔及側(cè)面出現(xiàn)不同程度磨損,不能滿足現(xiàn)場裝配條件。根據(jù)磨損位置及工件使用情況,確定采用激光熔敷方法進(jìn)行修復(fù)
過程中通過對激光熔敷參數(shù)進(jìn)行工藝優(yōu)化,表面熔敷效果較好,加工后全部合格,圓滿完成了軸承座的修復(fù)任務(wù)。
三、激光熔敷創(chuàng)造產(chǎn)值及發(fā)展方向
激光熔覆設(shè)備為我單位自動化先進(jìn)設(shè)備,現(xiàn)已承接了熱軋層流冷卻區(qū)域的層流冷卻輥、精軋活套輥;熱軋卷取區(qū)域的助卷輥、機(jī)架輥、開關(guān)輥;熱軋軋機(jī)牌坊的激光熔覆補(bǔ)償尺寸等項目,為我單位創(chuàng)造年產(chǎn)值800余萬元。
后續(xù)我單位繼續(xù)以表面工程技術(shù)在冶金裝備、備件中的修復(fù)和再制造為切入點,通過與國內(nèi)標(biāo)桿廠家進(jìn)行技術(shù)對標(biāo),提升激光熔敷修復(fù)水平。通過前期摸索,目前已掌握核心技術(shù)及操作要點。后續(xù)我單位將充分利用此自動化設(shè)備,與用戶一起聯(lián)合成立研發(fā)攻關(guān)小組,推進(jìn)激光熔敷在冶金設(shè)備中的應(yīng)用。