在工業(yè)、能源、軍工、機(jī)械以及再制造等領(lǐng)域，由于受生產(chǎn)環(huán)境及使用負(fù)荷大等因素影響，導(dǎo)致部分重要的金屬零部件腐蝕和磨損，進(jìn)而對生產(chǎn)制造及資源投入造成一定程度的影響。為延長昂貴生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命，必須為設(shè)備的金屬部分外表進(jìn)行提前處理或修復(fù)，因而激光熔覆作為修復(fù)金屬表面改性技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

近年來，蘇州大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院、機(jī)電工程學(xué)院碩士博士科研團(tuán)隊(duì)鉆研金屬修復(fù)技術(shù)難題，積極探索創(chuàng)新，聯(lián)合研發(fā)出“高精密全角度金屬再制造激光熔覆系統(tǒng)”。該系統(tǒng)將軟硬件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了物理原理層面、工藝水平層面等領(lǐng)域的技術(shù)突破，使大型高精零件修復(fù)成為可能。該團(tuán)隊(duì)研究成果關(guān)鍵技術(shù)部分獲得授權(quán)專利1項(xiàng)，受理專利6項(xiàng)，受理軟件著作權(quán)2項(xiàng)。

據(jù)介紹，目前大型高精零件修復(fù)普遍受到加工修復(fù)設(shè)備精度、角度和自動化水平等方面的限制。傳統(tǒng)修復(fù)手段如人工噴涂雖然靈活但精度水平過低，傳統(tǒng)激光熔覆加工由于角度受限導(dǎo)致靈活度不夠無法完整修復(fù)，而整體修復(fù)技術(shù)則呈現(xiàn)出自動化程度低、人工時間資本投入高等缺點(diǎn)。針對這些短板，蘇州大學(xué)該科研團(tuán)隊(duì)不斷攻堅克難，先是在設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)層次上完成創(chuàng)新，改變了光粉耦合方式，研制出環(huán)形光斑光內(nèi)送粉熔覆噴頭，并在此基礎(chǔ)上自研完成核心控制工藝技術(shù)軟件，最終實(shí)現(xiàn)了大型高精零件高精密、360°無死角、全自動加工修復(fù)。

“研究中我們發(fā)現(xiàn)選擇光內(nèi)送粉機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅改變了激光光場的能量分布，而且大大提高了設(shè)備出粉的集束性，將粉末利用率提升至90%，其技術(shù)成果已進(jìn)入國內(nèi)激光再制造行業(yè)第一梯隊(duì)，為全角度加工提供了可能。與此同時，團(tuán)隊(duì)結(jié)合視覺AI控制系統(tǒng)，利用拓?fù)浣y(tǒng)計工藝技術(shù)原理，實(shí)現(xiàn)了完整修復(fù)加工。”科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、光電科學(xué)與工程學(xué)院檢測技術(shù)與自動化裝置專業(yè)研究生孫業(yè)旺說，本系統(tǒng)解決了修復(fù)技術(shù)在精度角度技術(shù)上的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了全程自動化操作，大幅度降低了人工成本。

據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)已于2021年與沙鋼集團(tuán)、麥格納技術(shù)與模具系統(tǒng)公司等諸多國際500強(qiáng)企業(yè)展開深入合作，試用報告也顯示該系統(tǒng)對大型高精零件提供的修復(fù)服務(wù)切實(shí)可行。該系統(tǒng)在軋輥零件、模具零件、內(nèi)壁類零件修復(fù)中均能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、軋輥、高速轉(zhuǎn)軸、汽車模具等修復(fù)中也有優(yōu)異表現(xiàn)，直接修復(fù)后表面粗糙度Ra≤1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于國內(nèi)傳統(tǒng)技術(shù)，滿足市場技術(shù)需求，切實(shí)為企業(yè)節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本超500萬元。值得一提的是，后期該系統(tǒng)相關(guān)軟硬件技術(shù)將進(jìn)一步升級，有望推出更具針對性的解決方案。

“實(shí)踐證明，我們的技術(shù)能夠在航空航天、軍工裝備、模具行業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。且隨著技術(shù)的后期積累突破，有機(jī)會完全解決大型高精零件修復(fù)難的技術(shù)問題，不僅能為重工業(yè)企業(yè)節(jié)省大量成本，還能為社會節(jié)約資源。”團(tuán)隊(duì)成員、光電科學(xué)與工程學(xué)院檢測技術(shù)專業(yè)碩士生卞瀟謙說，期望團(tuán)隊(duì)的研發(fā)成果能為中國“智造”由大變強(qiáng)貢獻(xiàn)出一份力量。

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