科技成果-大型高功率動(dòng)力軸激光增減材應(yīng)急修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及裝備

科技成果大型高功率動(dòng)力軸激光增減材應(yīng)=1急修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及裝備技術(shù)開發(fā)單位沈陽工業(yè)大學(xué)適用范圍本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)式應(yīng)急智能化在線激光增減材修復(fù)裝備設(shè)計(jì)、制造、材料研制、前/后處理和檢測考核，從而打造具有國際競爭力的設(shè)計(jì)能力和制造業(yè)。項(xiàng)目實(shí)施過程以“產(chǎn)、學(xué)、研、用”有機(jī)結(jié)合的創(chuàng)新體系，突破了制約國內(nèi)外大型裝備應(yīng)急在線修復(fù)技術(shù)發(fā)展的瓶頸，為節(jié)能、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)和高效的在線修復(fù)起到示范和帶動(dòng)效應(yīng)，具有廣闊的應(yīng)用前景及顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。成果簡介針對(duì)大型燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)和柴油機(jī)等具有戰(zhàn)略性及高經(jīng)濟(jì)性價(jià)值裝備、且拆卸運(yùn)輸困難關(guān)鍵部件的快速現(xiàn)場修復(fù)需求，采用高功率動(dòng)力軸激光復(fù)合增減材在線微創(chuàng)求原修復(fù)集成技術(shù)及裝置，實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)急快速增材修復(fù)、機(jī)械加工及檢測一體化服務(wù)。包括大型高功率動(dòng)力軸軸頸損傷部位現(xiàn)場規(guī)則化處理及快速掃描路徑生成技術(shù)；高性能、高適配增材集約化材料設(shè)計(jì)；增減材激光復(fù)合修復(fù)一體化工藝實(shí)施，軸頸增減材裝置現(xiàn)場在線測控；現(xiàn)場應(yīng)急搶修增減材修復(fù)裝備設(shè)計(jì)及制造。關(guān)鍵技術(shù)1、采用3D測量，保證數(shù)據(jù)的有效性、可靠性、實(shí)時(shí)性，損傷部位點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接規(guī)劃增材修復(fù)掃描路徑，顯著提高修復(fù)質(zhì)量和效率；2、 基于逆向材料設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的大型高功率動(dòng)力軸軸頸高適配增材集約化材料設(shè)計(jì)，對(duì)增材材料實(shí)施組分優(yōu)化和功能梯度性能調(diào)控，為高適配、寬窗口和高性能的增材材料研發(fā)開辟一條全新的途徑；3、 針對(duì)大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備軸頸損傷形態(tài)，采用激光復(fù)合在線增減材修復(fù)系統(tǒng)，系統(tǒng)沉積系統(tǒng)效率高，從而在應(yīng)急搶修中發(fā)揮重要作用；4、 將運(yùn)輸式激光復(fù)合增減材創(chuàng)新裝備引入大型高功率動(dòng)力軸軸頸應(yīng)急在線搶修，對(duì)設(shè)備的機(jī)動(dòng)性和環(huán)境適應(yīng)性有很高要求，應(yīng)急在線搶修裝備可移動(dòng)運(yùn)輸，快速、穩(wěn)定安裝投產(chǎn)、增減材智能監(jiān)控與管理。主要技術(shù)指標(biāo)（一） 激光復(fù)合增減材在線修復(fù)大型高功率動(dòng)力軸尺寸大于3m。（二） 激光復(fù)合增減材在線修復(fù)大型高功率動(dòng)力軸綜合力學(xué)性能不低于原件性能的90%。（三） 激光復(fù)合增減材在線修復(fù)大型高功率動(dòng)力軸圓柱度W0.02mm、同軸度W0.02mm。（四） 激光復(fù)合增減材修復(fù)層耐腐蝕、磨損性能不低于新品。項(xiàng)目資助情況1、 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目/激光增材制造專用高性能合金鋼粉體材料設(shè)計(jì)與制備（2016YFB1100204），550萬，2016.7-2020.06；2、 “十二五”國家科技支撐計(jì)劃/鐵路內(nèi)燃機(jī)車渦輪增壓器激光再制造技術(shù)及示范（2011BAC10B07），657萬，2012.1-2013.123、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目/單元素基合金表面激光高熵合金化研究（51271126）,77萬，2013.1-2016.12；4、 沈陽市科技局“雙百工程”成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目/冶金設(shè)備關(guān)鍵部件激光綠色再制造關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)化(Z18-5-012)，100萬，2018.1-2019.12；5、 沈陽市科技局“雙百工程”成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目/高值高效關(guān)鍵部件激光增材制造關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)化(Z17-2-002)，100萬2017.12-2018.12；6、 沈陽市科技局攻關(guān)項(xiàng)目/熱鍍鋅生產(chǎn)線關(guān)鍵部件激光再制造關(guān)鍵技術(shù)(F13-070-2-00)，25萬，2013.1-2015.6；7、 沈陽市科技局新批建重點(diǎn)科技平臺(tái)專項(xiàng)/遼寧省航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件激光再制造技術(shù)工程研究中心 (19-109-1-03)，100萬，2019.1-2020.12；8、 企業(yè)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目/冶金設(shè)備關(guān)鍵部件激光綠色再制造關(guān)鍵技術(shù)(沈工大2018-0-43-37)，35萬，2018.5-2019.4；9、 沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)委托項(xiàng)目/核主泵緊固件表面防護(hù)涂層評(píng)價(jià)體系及性能研究(2014-00-002)，70萬，2014.4-2015.5；10、 沈陽市經(jīng)信委企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目/激光熔覆制造抗腐蝕耐磨高速鐵路道岔臺(tái)板，120萬，2015.1-2016.12；11、 沈陽市發(fā)展與改革委員會(huì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目/廢舊機(jī)電產(chǎn)品關(guān)鍵部件激光再制造沈陽市發(fā)改委，80萬，2016.1-2017.12；12、 沈陽市經(jīng)信委信息產(chǎn)品制造業(yè)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目/用于大型復(fù)雜工件表面增材制造的大功率柔性激光加工系統(tǒng)，60萬，2016.1-2017.12；13、 企業(yè)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目/不銹鋼退火爐輥激光增材制造及再制造關(guān)鍵技術(shù)(沈工大2018-0-43-108)，17.5萬，2018.11-2019.11。鑒定情況1、重型燃機(jī)輪轂榫齒激光再制造，鑒定組織單位：沈陽市科技局，鑒定結(jié)論：國際先進(jìn)；鑒定時(shí)間：20130509；2、軋機(jī)機(jī)架現(xiàn)場激光再制造，鑒定組織單位：沈陽市經(jīng)信委；鑒定結(jié)論：國內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)國內(nèi)空白；鑒定時(shí)間：20140322。知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況1、 一種在蒙乃爾合金表面制備激光改性層的復(fù)合工藝方法，發(fā)明專利：ZL201110354119.5，授權(quán)日：2015-01-28；2、 一種激光熔覆耐鋅蝕鉆基合金所用粉料及改性層制備工藝，發(fā)明專利：ZL2014107273673.3，授權(quán)日：2017-05-10；3、 一種不銹鋼表面耐空蝕激光高熵合金化粉料及制備工藝，發(fā)明專利：ZL201410687012.6，授權(quán)日：2017-06-30；4、 一種銅單元素基合金激光高熵合金化所用粉料及制備工藝，發(fā)明專利：ZL201410686885.5，授權(quán)日：2017-10-11；5、 一種現(xiàn)場加工機(jī)專用的分體式電動(dòng)機(jī)，發(fā)明專利：ZL201510613312.4，授權(quán)日：2019-01-22；6、 一種燃機(jī)透平轉(zhuǎn)子輪轂榫槽的修復(fù)方法，發(fā)明專利：ZL201510612633.2，授權(quán)日：2018-08-07；7、 一種采用激光熔覆技術(shù)校軸的工藝方法，發(fā)明專利：ZL201110367577.2，授權(quán)日：2016-05-04；8、 一種螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子型面激光自動(dòng)熔覆的方法，發(fā)明專利：ZL201010528260.8，授權(quán)日：2014-05-07；9、 一種TRT轉(zhuǎn)子修復(fù)的檢測工裝，實(shí)用新型專利：ZL201520742794.9，授權(quán)日：2016-01-0610、 一種軋機(jī)牌坊的現(xiàn)場激光修復(fù)方法，發(fā)明專利：ZL201010518695.4，授權(quán)日：2015-10-14；11、 一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)梯度功能渦輪盤坯料的制備方法，發(fā)明專利:ZL200910010308.3，授權(quán)日：2012-03-28；12、 一種積木式螺桿的修復(fù)工藝，發(fā)明專利：ZL201510618007.4，授權(quán)日：2019-03-22；13、 一種用于內(nèi)燃機(jī)增壓器噴嘴環(huán)修復(fù)的鉆基合金粉末，發(fā)明專利：ZL201310244811.1，授權(quán)日：2017-03-08；14、 一種移動(dòng)式激光熔覆現(xiàn)場加工的合金粉末材料，發(fā)明專利：ZL200510046284.9，授權(quán)日：2008-12-03；15、 一種激光修復(fù)的發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸及其修復(fù)方法，發(fā)明專利：ZL200410021471.7，授權(quán)日：2009-06-24；16、 一種燃?xì)廨啓C(jī)過渡段修復(fù)工藝用的檢測工裝及修復(fù)工藝，發(fā)明專利：ZL200510130880.5，授權(quán)日：2008-10-08。獲獎(jiǎng)情況1、 重型燃機(jī)關(guān)鍵部件激光綠色再制造及工程示范，2017年獲遼寧省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，證書編號(hào)：2017-J-2-65-R01；2、 冶金設(shè)備關(guān)鍵部件激光再制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化示范，2018年獲遼寧省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)，證書編號(hào)：2018-J-3-39-R01；3、 鐵路內(nèi)燃機(jī)車渦輪增壓器激光再制造技術(shù)及示范，2016年獲遼寧省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)，證書編號(hào)：2016-J-3-18；4、 廢舊機(jī)電產(chǎn)品典型零部件激光再制造關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究，2016年獲中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)，證書編號(hào):R1609013-01；5、 重型燃機(jī)輪轂榫齒激光再制造，2013年沈陽科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)，證書編號(hào)：2013-2-8。應(yīng)用情況該技術(shù)已成功應(yīng)用于某型號(hào)軍用潛艇主軸的應(yīng)急搶修：軍用潛艇主軸聯(lián)接潛艇動(dòng)力裝置和螺旋槳，帶動(dòng)螺旋槳推動(dòng)潛艇前進(jìn)，是潛艇的核心部件。項(xiàng)目完成單位成功在潛艇主軸黑色金屬表面激光再制造一層硬度適中的銅合金復(fù)合覆層。這不僅可以提高主軸的表面硬度，防止再次劃傷，而且維修周期短，費(fèi)用低，為軍方潛艇主軸損傷提供了一種嶄新的工藝技術(shù)，受到軍方的一致好評(píng)。該技術(shù)成功應(yīng)用于上海閘電燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電有限公司維修美國9E機(jī)組透平轉(zhuǎn)子、輪轂、榫槽等關(guān)鍵零部件，成功的實(shí)施打破了國外壟斷企業(yè)的技術(shù)封鎖，經(jīng)過3年多的裝機(jī)使用，該轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)正常，維修后輪轂榫齒的耐磨性能已達(dá)到新品，重建了GE公司認(rèn)為已報(bào)廢的燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子、輪轂、榫槽等關(guān)鍵零部件，經(jīng)檢測數(shù)據(jù)顯示，完全達(dá)到原設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目