摘要：大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室和天津职业技术师范大学机械工程学院的科研人员综述报道了基于激光熔覆的零件修复与再制造关键技术研究进展。相关论文以“Key techniques in parts repair and remanufacturing ba

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大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室和天津职业技术师范大学机械工程学院的科研人员综述报道了基于激光熔覆的零件修复与再制造关键技术研究进展。相关论文以“Key techniques in parts repair and remanufacturing based on laser cladding: A review”为题发表在《Journal of Manufacturing Processes》上。

激光熔覆（LC）再制造技术利用高能、高密度激光束在受损零件表面制备具有耐磨、耐腐蚀和生物相容性等特殊性能的熔覆层，随后对修复区域进行机械加工，获得所需的形状、尺寸精度和表面光洁度。然而，基于激光熔覆的增材制造（AM）本身具有复杂性，且影响因素众多，使得优化熔覆工艺参数和控制成形质量颇具挑战。此外，熔覆层硬度高、热导率低且具有非均质性，这进一步增加了减材制造（SM）工艺的复杂性。而且，基于激光熔覆的再制造存在尺寸精度有限和效率较低的问题，严重阻碍了其工程应用和实施方法。

本文综述了基于激光熔覆的再制造技术的关键技术，包括材料选择、成形特征与性能、熔覆参数优化、路径规划以及加工特性等。最后，分析了基于激光熔覆的再制造技术现存的问题及未来发展方向。研究结果表明，应从整个修复与再制造工艺链的角度来考量激光熔覆的修复工艺，在确保零件服役性能的同时，兼顾力学性能与可加工性。此外，实现激光熔覆与数控加工（NC）的协同对于推进基于激光熔覆的再制造技术至关重要。

图1.激光熔覆工艺的台阶效应及常用的后加工方法。a)和b)台阶效应，c)磨削，d)车削，e)铣削。

图2.常见的激光熔覆类型。a)离轴送丝激光熔覆，b)预置粉末激光熔覆，c)离轴送粉激光熔覆，d)同轴环形送粉激光熔覆，e)同轴多通道送粉激光熔覆。

图3.激光熔覆工艺原理。a)传统激光熔覆，b)超高速激光熔覆。

图4.气缸盖制造详细流程。a)传统制造流程图，b)基于激光熔覆再制造的流程图，c)基于激光熔覆再制造的示意图。

图5.熔覆层整体微观结构与模拟结果对比。a)沉积金相，b)微观结构模拟结果。

图6.零件常见损伤类型及修复策略。a)齿轮端部倒角磨损，b)中间轴表面损伤，c)薄壁叶片损伤，d)缺失三维结构的齿轮。

图7.激光金属沉积制造的整体叶盘。a)加工工艺，b)尺寸偏差测量。

图8.不同类型熔覆材料的加工特性。a)平均切削力及幅值，b)加工表面粗糙度，c)刀具磨损。

图9.考虑可加工性的基于激光熔覆再制造工艺优化结果。a)材料兼容性，b-d)熔覆参数优化。

激光熔覆工艺是一种先进的表面改性技术，可提高零件的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，因此在增材制造中得到了迅速应用。基于激光熔覆的再制造技术融合了增材制造和减材制造工艺的优势，既能恢复甚至提升零部件的表面性能，又能确保尺寸和精度要求。该技术有助于降低成本、减少环境污染、节约宝贵资源并优化零部件的残值，符合可持续发展原则。尽管在过去几十年中取得了显著进展，但基于激光熔覆的再制造仍存在一些问题和挑战。在未来的研究中，有必要从整个混合增材制造（HASM）工艺链出发，尽可能平衡熔覆层的服役性能和可加工性，确定合理的熔覆材料和熔覆工艺参数。有必要关注非均质特性，建立准确的动态非均质本构模型，并通过实验方法和有限元法深入探究熔覆层的切削机理。必须考虑基于激光熔覆的增材制造与高速切削减材制造的协同配合，根据表面特性规划熔覆路径和切削路径。这将有助于提高零件修复与再制造的质量和效率，推动基于激光熔覆的再制造技术的发展与应用。

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长三角G60激光联盟陈长军转载

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来源：长三角G60激光联盟