船舶上面的许多大型设备如果零部件损坏 , 往往会造成重大经济损失与危害 , 如发电机关键部件的转子轴 , 因其运行精度高 , 速度快 , 一旦损坏将直接导致整个机组输出功率下降甚至瘫痪。为保险起见 , 一般都是直接更换损坏的零部件, 但由于船舶行业零部件价格通常比较昂贵 , 而且订购周期长 , 无法满足船舶修理的需求。因此船舶修理行业面临着迫切需要解决的问题: 开发新型价格低廉、能快速并且具有高度可靠性的修复技术。
常用的传统修复工艺主要有普通焊条堆焊、喷涂和电镀 , 对于不太重要的零部件 , 这些传统工艺可以解决问题 ,但对于重要零部件 , 这些传统工艺方法都存在着不同程度的缺陷 。例如堆焊和电焊容易变形量太大 , 只能用于不太重要的零部件; 而喷涂和电镀的方法尽管无变形量 , 但它们可修复的厚度有限 , 并且修复层与基材的结合力不强 , 不能应用于高速、冲击、重载的场合。
激光熔覆利用高能激光束在金属表面辐照 , 通过迅速熔化、扩展、凝固 , 冷却在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料 , 从而构成一种新的复合材料 , 以弥补机体所缺少的高性能 , 这种复合材料能充分发挥两者的优势 , 弥补相互之间的不足。根据工件的工况要求 ,可以熔覆耐热、耐磨、耐蚀、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。
与传统修复中常用的堆焊、喷涂和电镀等相比 , 激光熔覆有以下优点：
1.熔覆层与基体之间为冶金焊接结合 , 致密且结合强度高 , 不易脱落;
2.在改变或恢复工件的几何尺寸的同时 , 实现同步表面强化;
3.利用功能材料可实现工件表面性能的定制 , 改变零件的表面性能 , 如耐磨、耐高温、耐腐蚀等;
4.修复部位热影响区和热变形小 , 不改变工件基体的金属性能;
5.修复过程为机器自动控制 , 保证工件质量;
6.修复效率高 , 工期短;
7. 可以修复多种材质的工件;熔覆层的硬度在 HRC20～HRC60范围内 , 可以根据使用要求选择。
由于激光熔覆修复技术所产生的修复层为冶金结合 , 其组织致密 , 结合强度高 , 不易脱落 , 逐渐成为船舶最好的修复工艺之一。结合激光熔覆修复技术的特点与优势 , 船舶上的各类钢、铸铁、不锈钢零部件的磨损 ,都可用激光熔覆技术修复 , 修复后的整体性能可达到或超过新的工件。而那些以往在修船行业中令技术人员头疼的修复难题 , 激光熔覆修复技术更是显示出它的独到之处 , 比如轴类的修复 , 激光熔覆修复技术可以使变形量控制在 0. 01 ～0. 02 mm 以内 , 大一点的轴甚至不存在变形; 对于材质为铸铁和不锈钢的工件的修复 , 激光熔覆修复技术同样能解决问题 , 且效果显著 , 不出现裂纹; 形状复杂工件的修复 , 同样可以精确高效地修复 , 最重要的是激光熔覆修复技术采用的熔覆材料广泛 ,即可使用与基体相似的材料 , 以达到修复尺寸的目的 , 也可使用性能更优良的合金材料以达到表面改性的目的。这些难题往往是传统修复工艺难以达到的。
激光熔覆修复技术作为一种全新的工艺, 以其独特的优势 , 给船舶修业中修复重要零部件带来了可能。正如上面所谈到的激光熔覆修复技术的多种特性 , 决定了激光在修船行业必定有着广阔的应用前景。随着激光熔覆技术在修船行业的广泛应用 , 将会为修船厂、船东带来相当可观的效益, 同时由于节省了材料消耗与报废 , 对损坏工件进行再制造修复 , 符合国家产业发展政策 , 因而也具有巨大的社会效益, 值得积极推广应用。
