中国工程院院刊|激光再制造技术与应用发展研究( 三 )
本文插图
图 3 外加能场在激光再制造中的作用机制
（三）现场再制造是激光再制造技术的重要发展方向
面对尺寸庞大、难以运输的大型设备或大型零部件的修复需求 ， 应用激光现场再制造技术的突出优势可快速实现损伤设备的恢复运行 。 为便于进行现场再制造 ， 激光设备需小型化、集成化且方便运输 ， 以适应复杂的现场环境和保持较高的稳定性 。
采用激光熔覆再制造技术对大型装备或零部件进行修复时 ， 尤其是非水平基面损伤的激光修复 ， 熔池在重力作用下形状易发生变化 ， 这对多角度激光再制造工艺提出了更高的要求 。 为此 ， 石世宏研究团队采用光内送粉激光熔覆技术 ， 在不同倾角基面下控制激光熔覆头与基面始终垂直 ， 实现了全角度激光熔覆 [21] 。 姚建华研究团队研究了工作气流及熔覆角度对激光修复转子轴质量的影响情况 ， 实现了不同倾角条件下的激光修复 [22] 。
四、激光再制造技术发展面临的挑战
以激光再制造技术为代表的装备修复与再制造产业是装备制造业的衍生产业 。 我国激光再制造技术虽已在矿山机械、能源动力、冶金装备等领域率先得到了应用 ， 但随着高端装备产业的发展对激光再制造技术和产业提出了更多新的要求 ， 如以航空发动机与燃气轮机为代表的高端装备激光再制造技术 。 目前 ， 我国激光再制造产业与制造业的产业规模不匹配 ， 产业发展存在“小、散、弱”、应用领域少等问题 ， 缺少规模大、技术实力强的国际龙头企业 。 我国激光再制造技术的应用和发展面临如下挑战 。
（一）激光再制造专用材料发展落后
我国激光再制造专用材料“卡脖子”问题突出 ， 具体表现为激光再制造粉材与丝材等专用新材料方面发展较为滞后 ， 专有材料选择局限性较大 ， 面临品种少、供应商少、高性能修复材料缺乏等问题 ， 且专有材料的可靠性、稳定性普遍不高并缺乏验证 。 目前国外企业面向激光增材制造技术已开发出系列专用材料 ， 如德国斯棱曼激光公司（SLM Solutions）已开发出铝基、镍基、钛基、钴基、铁基、铜基等系列激光增材制造材料 ， 并与自产装备配套建立了稳定的工艺体系 。 国外的设备厂商在出口时通常采用“装备 + 粉末”的捆绑销售政策 ， 使得我国在进口专用材料时价格昂贵 ， 提高了产品成本 ， 降低了在激光增材再制造领域的竞争力 。
（二）核心装备及部件依赖进口
我国在激光再制造领域已具备一定的装备研发能力 ， 但仍以面向工业应用的设备集成开发为主 ， 其核心器件 ， 如高光束质量激光器及光束整形系统、高品质电子枪及高速扫描系统、大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜、阵列式高精度喷嘴 / 喷头等精密元器件仍然严重依赖进口 ， 国产激光制造装备在工艺稳定性、环境温度控制等方面与进口品牌仍有较大差距 。 我国目前已有大族激光智能装备集团、华工激光工程有限责任公司等一批具有国际影响力的设备厂家 ， 但高端激光装备市场仍以国外先进企业为主导 ， 如通快集团（Trumpf）、阿帕奇公司（IPG）、美国相干激光公司（Coherent）、利泽莱恩激光公司（Laserline）等 。
（三）企业对激光再制造技术的理解和认识不足
激光再制造技术为高端装备修复与再制造提供了新的解决方案 ， 但该技术尚未被装备行业广泛接受和认可 。 具体原因有：一方面 ， 部分传统装备企业对于新技术的敏感度较低 ， 需要加强推广提高认识；另一方面 ， 在某一装备领域引入激光再制造技术时 ， 需经过严谨的科学分析与完备的工艺验证 ， 盲目引入新技术将带来装备运行风险 。 另外 ， 在产品全生命周期管理中 ， 产品和材料设计需考虑零部件的维护保养与再制造 ， 而传统装备部件在设计时并未考虑采用激光再制造进行部件维修 ， 因此 ， 部分装备部件受结构形式或材料选型方面的限制难以应用激光再制造技术 。
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