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80毫米厚碳钢板“一刀”无痕切

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阳江市高功率激光应用实验室技术人员在操控激光器。 陈子玲 摄

■ 阳江日报记者/陈子玲

武侠小说中,一把削铁如泥的宝刀宝剑是侠客行走江湖的利器。而在科技发达的今天,激光技术方兴未艾,有人将它化为一把无形的利剑,破除制约行业发展的壁垒。

位于广东海洋大学阳江校区的阳江市高功率激光应用实验室(以下简称“高功率激光实验室”)里,汇集了行业内最先进的激光器,一道激光划过80毫米厚的碳钢板,即可将其一分为二,切割面非常光滑且无需打磨。切割、焊接、熔覆,精准快速的操作背后,是专业、创新的成果。近日,记者走进高功率激光实验室,了解实验室创新技术应用、为企业破解难题的故事。

为企业解决难题突破行业天花板

制约炼钢效益高低的因素,大到生产工艺先进与否,小到某个零部件的质量好坏,都是至关重要的环节。

冶炼过程中,热轧时温度可达上千摄氏度,在高温的裹挟下,原本坚硬的钢板变得绵软,任由工人塑造它的形状。同样变得疲软的还有一些关键的零件——轴承、轧辊,一旦达不到硬度要求,工厂就要暂时停工、更换零件。这些零部件使用寿命短,更换频次高,对于大体量、高速运转的炼钢厂而言,一旦暂停作业,经济效益直接降低。

不少炼钢厂都遇到同样的问题。热轧的轧辊、工作辊、支撑辊,耐高温、耐磨损程度不够,许多厂家尝试更换更耐高温、耐磨损的材料,但是耐高温、耐磨损似乎是同一台天平两侧的砝码,稍微偏向一方,另一方就要翘起,平衡点捉摸不定。

行业难题亟需技术突破。广青科技、宏旺、阳春新钢铁、甬金等企业纷纷将目光投向高功率激光实验室。实验室领头人张瑞华教授来自钢铁研究总院,从事激光研究工作多年。2014年底他来到阳江,与市政府联合建立了阳江市五金刀剪产业技术研究院。近几年,研究院制作的激光熔覆刀推出市场,刀之锋利、持久、耐磨、防腐蚀,受到市场的欢迎。

激光熔覆层具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀的优越性能,张瑞华想到研发新材料,采用超高速激光熔覆技术制造了钴基耐高温耐磨涂层,在不改变铸轧辊套整体结构和特性的前提下,仅通过改变表面的成分和组织,提高辊套的抗热疲劳性能,为提高铸轧辊套的寿命提出了一种新途径。

实验的结果令人振奋——硬度HRC50~55是行业天花板,而高功率激光实验室使用超高速激光熔覆技术后,硬度提升至HRC65~68,且熔覆层可达3毫米。坚硬的外表让工件延长了数倍的使用寿命。

汇聚国内顶级设备不断扩大应用范围

高功率激光实验室成功为企业解决难题的故事不胫而走,许多企业、工厂上门求教——热轧、冷轧所用的轧辊、工作辊、支撑辊,煤炭行业所用的液压支撑架活塞杆,采矿行业用于破碎矿石的锤头,混凝土设备用的混凝土输送缸筒等工件陆续送到实验室,激光熔覆技术的应用赋予它们新的生命。

有金刚钻才敢揽瓷器活。高功率激光实验室敢接企业这些“烫手”的问题,源于它的专业和创新。张瑞华介绍,激光具有方向性好、能量高等特点,激光工业在全球发展势头迅猛,并呈现出加速增长的趋势,已经广泛应用于工业生产、通讯、医疗卫生等领域。五金刀剪、合金材料、风电等是阳江的主导产业,一些制约产业发展的难题,激光技术可以解决。

2018年,高功率激光实验室注册成立。经过两年多的建设,目前实验室建设项目集成主要装备为3.2万瓦碟片激光器,属于国内第一台工业级、万瓦级高功率激光焊接装备,集成了激光切割、焊接、熔覆等多种模块,能够解决海上风电大型构件切割与焊接、表面耐海水腐蚀、防生物附着等“卡脖子”难题。

海上风电装备厚板切割曾是水电四局一度头疼的问题,工作人员将部分原料带到高功率激光实验室,激光器作业仅几分钟,一块几十毫米厚的钢板一分为二,且切割面光滑无需打磨。目前,实验室已具备最厚可切割50毫米厚的不锈钢板、80毫米厚的碳钢板。此外,高功率激光切割技术还服务于阳江多家五金刀剪企业,切割刀胚的速度可达每分钟20米,切割一把刀只需要2~3秒钟,提高效率的同时降低传统模具冲压成本及人力成本。

张瑞华认为,阳江拥有大型装备制造业基地,激光技术将会在各个行业得到深入应用,特别是对风电装备制造、五金刀剪、合金材料等产业产生深远的影响。阳江正在谋划的激光加工产业园,对人才培养、人才汇聚和各种研究平台的建设都产生重要的影响。

阳江抢抓重大机遇布局激光产业集群

激光被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”,广泛应用于五金家电、材料加工、海洋装备等领域,已经成为具有战略意义的朝阳产业。5月27日,阳江在深圳举行激光与增材制造产业招商推介会,10个激光产业项目现场签约,对阳江未来的发展充满信心。

激光技术已在我市产业中广泛应用,合金材料产业需要激光切割、激光雕刻、激光焊接,风电产业需要激光熔覆防腐、激光清洗、激光测量,五金刀剪产业需要激光切割下料装备、机器人焊接装备,食品加工产业需要激光打码……我市“十四五”期间谋划发展的智能家电、电子信息、精细化工、生物医药与健康、美容美妆等战略性新兴产业发展对激光技术需求量大,也将带动激光产业快速发展。

记者从招商会获悉,《广东省培育激光与增材制造战略性新兴产业集群行动计划(2021-2025年)》中明确支持阳江打造一批支撑产业链上中下游协同发展的企业和配套载体,推进激光与增材制造技术在电子信息、汽车、船舶、新能源等领域的创新应用。当前,我市正抢抓省促进激光与增材制造产业发展重大战略机遇,把激光产业作为“十四五”时期重点发展产业之一,阳江高新区、江城区分别规划2500亩和3000亩激光智能制造产业基地,将打造从激光原材料到激光机械及配套设备、激光应用产品的全产业链条,带动形成产值超200亿元的激光产业集群。

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