激光高速熔覆就像一(yī)束光，直直射向噴塗表面，上下(xià)兩個椎體(tǐ)對稱交織，短短不到兩小(xiǎo)時便迅速完成了20米長的柱狀鍍層。

“和傳統的熔覆激光技術相比，激光高速熔覆技術的工(gōng)作效率要快上百倍。”看到這項新技術時，機械科學研究總院先進制造技術研究中(zhōng)心(CAMTC)所長王淼輝掩飾不住興奮，在他看來，如果能将該項技術引入國内，将極大(dà)地解決我(wǒ)國長期以來存在的電(diàn)鍍污染問題，同時制約傳統熔覆技術大(dà)規模推廣的最大(dà)瓶頸——效率也将迎刃而解。“這是最有可能成爲替代電(diàn)鍍等污染型産業的技術。”

在很長一(yī)段時間内，我(wǒ)國傳統的工(gōng)業制造加工(gōng)或者再修複，往往都需要通過電(diàn)鍍技術。電(diàn)鍍技術雖然曾一(yī)度在金屬表面防護、裝飾加工(gōng)等方面發揮了很大(dà)的作用，并且在電(diàn)子工(gōng)業、通信、軍工(gōng)航天等領域也有大(dà)量的功能性電(diàn)鍍技術應用，但其長期以來帶來的污染問題讓許多制造企業頭疼不已。

“黨的十九大(dà)報告提出，要建立健全綠色低碳循環發展的經濟體(tǐ)系。構建市場導向的綠色技術創新體(tǐ)系，推進資(zī)源全面節約和循環利用。”王淼輝說，淘汰落後污染産能，是工(gōng)業制造企業必須面對的一(yī)道關卡，進行綠色環保的技術轉型升級勢在必行。

環保問責倒逼技術轉型

我(wǒ)國是世界上最大(dà)的煤礦液壓支架生(shēng)産國，不僅滿足國内各煤礦使用，而且出口美國、德國、澳大(dà)利亞、俄羅斯、印度、東南(nán)亞等國。然而液壓支架的核心部件立柱、千斤頂均需要進行表面防腐和耐磨等處理，在制造和維修兩個方面每年需要處理的量就有近百萬平方米之多，這對于企業成本而言也是一(yī)個極大(dà)的負擔。

“在煤機液壓支架的再加工(gōng)方面，傳統電(diàn)鍍工(gōng)藝給企業帶來的環保壓力非常大(dà)，并且使用電(diàn)鍍技術鍍層在質量、性能以及大(dà)修周期、修理費(fèi)用等使用後期的成本維護方面也存在許多缺陷。”北(běi)京煤礦機械裝備有限責任公司工(gōng)藝研究院院長杜春海坦言。

黨的十九大(dà)報告提出，我(wǒ)國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段，正處在轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的攻關期。必須堅持質量第一(yī)、效益優先，加快建設制造強國，加快發展先進制造業，促進我(wǒ)國産業邁向全球價值鏈中(zhōng)高端，培育若幹世界級先進制造業集群。

中(zhōng)德合作共研熔覆技術

說起第一(yī)次與德國弗勞恩霍夫激光技術研究所和亞琛聯合科技公司的接觸，王淼輝至今印象深刻。

對于長期深耕增材制造領域的王淼輝而言，激光高速熔覆技術無疑在他的興趣範圍之内。“我(wǒ)國《國家中(zhōng)長期科學和技術發展規劃綱要》(2006—2020年)提出，自主創新可以有3種實現形式：原始創新、集成創新和引進吸收消化再創新。”王淼輝認爲，超高速激光熔覆技術屬于先進制造、增材制造、綠色制造領域，是“中(zhōng)國制造2025”的重大(dà)戰略規劃發展方向之一(yī)。“通過引進德國先進工(gōng)藝技術，形成研究基礎、研發資(zī)源、市場應用等多方面的優勢互補，并在國内市場中(zhōng)加以驗證推廣，形成産業化、智能化、标準化，繼而進行二次研發改進，這對于我(wǒ)國實現‘中(zhōng)國制造2025規劃’有很好的實踐意義。”

據介紹，該技術最早由德國弗勞恩霍夫激光技術研究所提出，亞琛聯合科技公司作爲其孵化的創新企業圍繞該技術開(kāi)展了一(yī)系列的市場化拓展性研發，對核心裝備進行改良與升級。當王淼輝團隊前去(qù)考察時，敏銳的洞察力迅速讓他決定在特定行業推廣此項技術，消化吸收再創新，針對我(wǒ)國的市場需求，研發配套的工(gōng)藝、裝備、材料和應用驗證，并建立相應的标準體(tǐ)系。

成果轉化市場前景廣闊

“我(wǒ)們希望用超高速激光熔覆技術直接對接中(zhōng)國的市場需求，實現綠色先進制造，在節省生(shēng)産成本的同時，提高産品的使用周期。”這正是洪臣選擇來中(zhōng)國的初衷。他介紹：“普通的激光熔覆技術速率是0.5—2米/分(fēn)鍾，而激光高速熔覆技術可達到50—200米/分(fēn)鍾，鍍層速度至少提高了100倍。超高速激光熔覆技術的另一(yī)個優點是：目前可以在零件表面制備大(dà)規模的同成分(fēn)塗層，這将有可能生(shēng)産出在生(shēng)命周期内不會磨損的創新零件。”

目前，北(běi)京煤礦機械裝備有限責任公司正計劃與中(zhōng)國機械科學研究總院以及亞琛聯合科技公司開(kāi)展三方戰略合作，針對煤機液壓支架立柱表面的耐腐蝕塗層制備技術進行工(gōng)藝研發。該技術以10倍以上的效率在零件基體(tǐ)上制備了不同厚度的耐腐蝕塗層，已經通過标準鹽霧試驗測試(GBT 10125-2012)，耐腐蝕性評級達到國标(GB_T6461-2002)9級水平。

“我(wǒ)們有産品升級和制造技術提升、淘汰落後技術的需要。激光高速熔覆技術在高質量性能基礎上的高效率、成本适中(zhōng)和制造過程中(zhōng)的綠色環保，以及技術今後的拓展空間讓我(wǒ)們感興趣。”杜春海表示，“其在增材制造、零件再制造以及複合性能材料研發、高端零件價值性能提升和降低成本等方面都有着廣闊的應用前景，将進一(yī)步提升我(wǒ)國制造行業的水平。”

經過半年的奮戰，全球第一(yī)台激光高速熔覆設備已由亞琛聯合科技公司按照中(zhōng)國機械科學研究總院先進制造技術研究中(zhōng)心的技術需求交付完成，第一(yī)台樣機将用于中(zhōng)德雙邊開(kāi)展大(dà)量的可行性研究以及小(xiǎo)批量生(shēng)産。“相信不久大(dà)家就可以看到激光高速熔覆技術在國内的應用實例。”王淼輝認爲，激光高速熔覆技術的發明是增材技術發展曆程中(zhōng)的革命性一(yī)步，它在未來将會極大(dà)地刺激金屬3D打印技術的産業化應用。

2015年全球鍍硬鉻市場約爲136億4000萬美元，而熱噴塗市場達75億6000萬美元。保守計算，如果激光高速熔覆技術可以捕捉到10%份額的市場，這種新工(gōng)藝就可以擁有20億歐元的年市場容量。

“煤機液壓支架立柱表面塗層的年需求量可達數百萬平方米，市場需求份額可達數十億元。今後中(zhōng)德合作雙方還将着眼于高耐磨性塗層的超高速激光熔覆技術研發，在冶金軋輥、海工(gōng)裝備、汽車(chē)制造等行業繼續推廣這一(yī)綠色再制造技術，同時也将進一(yī)步往智能制造領域拓展，未來可實現智能自動化生(shēng)産，從而減少人力成本。”王淼輝說。