廣東陽江高功率激光實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，破解行業(yè)難題
發(fā)布時(shí)間：2021-06-19
武俠小說中，一把削鐵如泥的寶刀寶劍是俠客行走江湖的利器。而在科技發(fā)達(dá)的今天，激光技術(shù)方興未艾，有人將它化為一把無形的利劍，破除制約行業(yè)發(fā)展的壁壘。
位于廣東海洋大學(xué)陽江校區(qū)的陽江市高功率激光應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱“高功率激光實(shí)驗(yàn)室”）里，匯集了行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的激光器，一道激光劃過80毫米厚的碳鋼板，即可將其一分為二，切割面非常光滑且無需打磨。切割、焊接、熔覆，精準(zhǔn)快速的操作背后，是專業(yè)、創(chuàng)新的成果。近日，記者走進(jìn)高功率激光實(shí)驗(yàn)室，了解實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用、為企業(yè)破解難題的故事。
為企業(yè)解決難題 突破行業(yè)天花板
制約煉鋼效益高低的因素，大到生產(chǎn)工藝先進(jìn)與否，小到某個(gè)零部件的質(zhì)量好壞，都是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。
冶煉過程中，熱軋時(shí)溫度可達(dá)上千攝氏度，在高溫的裹挾下，原本堅(jiān)硬的鋼板變得綿軟，任由工人塑造它的形狀。同樣變得疲軟的還有一些關(guān)鍵的零件——軸承、軋輥，一旦達(dá)不到硬度要求，工廠就要暫時(shí)停工、更換零件。這些零部件使用壽命短，更換頻次高，對(duì)于大體量、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的煉鋼廠而言，一旦暫停作業(yè)，經(jīng)濟(jì)效益直接降低。
技術(shù)人員在操控激光器
不少煉鋼廠都遇到同樣的問題。熱軋的軋輥、工作輥、支撐輥，耐高溫、耐磨損程度不夠，許多廠家嘗試更換更耐高溫、耐磨損的材料，但是耐高溫、耐磨損似乎是同一臺(tái)天平兩側(cè)的砝碼，稍微偏向一方，另一方就要翹起，平衡點(diǎn)捉摸不定。
行業(yè)難題亟需技術(shù)突破。廣青科技、宏旺、陽春新鋼鐵、甬金等企業(yè)紛紛將目光投向高功率激光實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)頭人張瑞華教授來自鋼鐵研究總院，從事激光研究工作多年。2014年底他來到陽江，與市政府聯(lián)合建立了陽江市五金刀剪產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院。近幾年，研究院制作的激光熔覆刀推出市場(chǎng)，刀之鋒利、持久、耐磨、防腐蝕，受到市場(chǎng)的歡迎。
激光熔覆刀
激光熔覆層具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕的優(yōu)越性能，張瑞華想到研發(fā)新材料，采用超高速激光熔覆技術(shù)制造了鈷基耐高溫耐磨涂層，在不改變鑄軋輥套整體結(jié)構(gòu)和特性的前提下，僅通過改變表面的成分和組織，提高輥套的抗熱疲勞性能，為提高鑄軋輥套的壽命提出了一種新途徑。
使用激光熔覆技術(shù)后，仍需精密的手工打磨
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果令人振奮——硬度HRC50~55是行業(yè)天花板，而高功率激光實(shí)驗(yàn)室使用超高速激光熔覆技術(shù)后，硬度提升至HRC65~68，且熔覆層可達(dá)3毫米。堅(jiān)硬的外表讓工件延長(zhǎng)了數(shù)倍的使用壽命。
匯聚國(guó)內(nèi)頂級(jí)設(shè)備 不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍
高功率激光實(shí)驗(yàn)室成功為企業(yè)解決難題的故事不脛而走，許多企業(yè)、工廠上門求教——熱軋、冷軋所用的軋輥、工作輥、支撐輥，煤炭行業(yè)所用的液壓支撐架活塞桿，采礦行業(yè)用于破碎礦石的錘頭，混凝土設(shè)備用的混凝土輸送缸筒等工件陸續(xù)送到實(shí)驗(yàn)室，激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用賦予它們新的生命。
有金剛鉆才敢攬瓷器活。高功率激光實(shí)驗(yàn)室敢接企業(yè)這些“燙手”的問題，源于它的專業(yè)和創(chuàng)新。張瑞華介紹，激光具有方向性好、能量高等特點(diǎn)，激光工業(yè)在全球發(fā)展勢(shì)頭迅猛，并呈現(xiàn)出加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。五金刀剪、合金材料、風(fēng)電等是陽江的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，一些制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題，激光技術(shù)可以解決。
2018年，高功率激光實(shí)驗(yàn)室注冊(cè)成立。經(jīng)過兩年多的建設(shè)，目前實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目集成主要裝備為3.2萬瓦碟片激光器，屬于國(guó)內(nèi)第一臺(tái)工業(yè)級(jí)、萬瓦級(jí)高功率激光焊接裝備，集成了激光切割、焊接、熔覆等多種模塊，能夠解決海上風(fēng)電大型構(gòu)件切割與焊接、表面耐海水腐蝕、防生物附著等“卡脖子”難題。
海上風(fēng)電裝備厚板切割曾是水電四局一度頭疼的問題，工作人員將部分原料帶到高功率激光實(shí)驗(yàn)室，激光器作業(yè)僅幾分鐘，一塊幾十毫米厚的鋼板一分為二，且切割面光滑無需打磨。目前，實(shí)驗(yàn)室已具備最厚可切割50毫米厚的不銹鋼板、80毫米厚的碳鋼板。此外，高功率激光切割技術(shù)還服務(wù)于陽江多家五金刀剪企業(yè)，切割刀胚的速度可達(dá)每分鐘20米，切割一把刀只需要2~3秒鐘，提高效率的同時(shí)降低傳統(tǒng)模具沖壓成本及人力成本。
張瑞華認(rèn)為，陽江擁有大型裝備制造業(yè)基地，激光技術(shù)將會(huì)在各個(gè)行業(yè)得到深入應(yīng)用，特別是對(duì)風(fēng)電裝備制造、五金刀剪、合金材料等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。陽江正在謀劃的激光加工產(chǎn)業(yè)園，對(duì)人才培養(yǎng)、人才匯聚和各種研究平臺(tái)的建設(shè)都產(chǎn)生重要的影響。
激光技術(shù)已在陽江市產(chǎn)業(yè)中廣泛應(yīng)用，合金材料產(chǎn)業(yè)需要激光切割、激光雕刻、激光焊接；風(fēng)電產(chǎn)業(yè)需要激光熔覆防腐、激光清洗、激光測(cè)量；五金刀剪產(chǎn)業(yè)需要激光切割下料裝備、機(jī)器人焊接裝備；食品加工產(chǎn)業(yè)需要激光打碼……陽江市“十四五”期間謀劃發(fā)展的智能家電、電子信息、精細(xì)化工、生物醫(yī)藥與健康、美容美妝等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)激光技術(shù)需求量大，也將帶動(dòng)激光產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
來源：陽江新聞網(wǎng)
