Что такое лазерная наплавка для морских гидравлических штоков? 

Проще говоря, лазерная наплавка — это передовая технология аддитивного производства. Она использует лазерный луч высокой плотности энергии в качестве источника тепла для одновременного распыления и расплавления порошка сплава определенного состава на поврежденную поверхность гидравлического штока. По мере перемещения лазерного луча расплавленный сплав быстро охлаждается и затвердевает, образуя плотный наплавляющий слой, который металлургически связан с подложкой гидравлического штока .

Согласно опубликованному патенту на изобретение, стандартный процесс данной технологии включает в себя: выбор подложки из гидравлического стержня без поверхностного покрытия (например, материала 27SiMn) в качестве заготовки, одностороннюю токарную обработку для удаления усталостного слоя толщиной 0,7-1,0 мм, а затем использование лазера для нанесения порошка сплава на поверхность с образованием сплошного покрытия толщиной 1,0-1,3 мм . В ходе этого процесса мощность лазера обычно поддерживается на уровне 3,5-4,5 кВт, а линейная скорость — на уровне 450-550 мм/мин для обеспечения качества наплавки .

Почему лазерная наплавка стала «спасением» для морских гидравлических штоков?

По сравнению с традиционными процессами, такими как сварка и гальваническое покрытие, лазерная наплавка продемонстрировала неоспоримые преимущества при ремонте морских гидравлических штоков:

Минимальное тепловое воздействие и сохранение прочности сердечника: энергия лазера сильно сконцентрирована, и тепло передается только по поверхности гидравлического штока. Это означает, что процесс наплавки не повредит прочность сердечника гидравлического штока и не снизит его прочность на сжатие — чего невозможно достичь с помощью традиционной сварки и плазменной наплавки .

Металлургическое соединение с чрезвычайно высокой прочностью: плакирующий слой и подложка не просто физически склеиваются, а подвергаются металлургическому процессу соединения на атомном уровне, что приводит к чрезвычайно высокой прочности сцепления и полностью исключает риск отслоения покрытия . В практических применениях прочность сцепления покрытия поршневого штока с гидравлическим цилиндром крупного сваебойного судна достигала даже 456 МПа .

Исключительная коррозионная и износостойкость: Благодаря использованию специализированных сплавов в виде порошков, содержащих такие элементы, как никель (Ni), хром (Cr) и молибден (Mo) , облицовочный слой обладает превосходной коррозионной и износостойкостью. Например, поршневой шток, используемый в крупнейшем в мире сваебойном судне класса 150 метров, демонстрирует поверхностную коррозионную стойкость, оставаясь без ржавчины в течение 5500 часов в испытании на воздействие нейтрального солевого тумана (NSS) .

Экологически чистый и с минимальной деформацией: по сравнению с сильно загрязняющим окружающую среду процессом гальванического покрытия, лазерная наплавка является экологически чистой технологией производства. Кроме того, благодаря низкому суммарному тепловому подводу, отремонтированный гидравлический шток практически не деформируется под воздействием тепла, а радиальное биение можно контролировать в очень малом диапазоне.

Реальный пример из практики: от лаборатории до огромного грузового судна.

Технология лазерной наплавки — это не просто концепция из научных статей; она широко применяется в основных видах отечественного морского инженерного оборудования.

Стратегический национальный актив: «судно для забивки свай». Согласно информации, размещенной на сайте Комиссии по надзору и управлению государственными активами Государственного совета, Китайское управление строительства Второй гавани применило технологию сверхскоростной лазерной наплавки при изготовлении штока гидравлического цилиндра грузоподъемностью 5000 тонн для крупнейшего в мире судна для забивки свай класса 150 метров. Данный продукт защищен 14 патентами, а максимальная номинальная тяга гидравлического цилиндра достигает 5129 тонн .

«Новая производительность» в судостроительной отрасли: высокотехнологичные предприятия, такие как Huirui Group, давно занимаются исследованиями и разработкой технологии лазерного аддитивного производства металлов. Их команда, используя технологию лазерной наплавки, помогла многочисленным крупным судовладельцам и ремонтным предприятиям устранить износ и защитить критически важные компоненты оборудования от коррозии в морской воде . В судоремонтной отрасли одна компания решила проблему ремонта вала гидравлического двигателя всего за 1900 юаней, используя процесс «лазерной наплавки», сэкономив почти 20 000 юаней по сравнению с заменой всего узла.

Отраслевые стандарты и перспективы на будущее

По мере развития технологий отраслевые стандарты становятся все более всеобъемлющими. Китайская ассоциация производителей железа и стали выпустила «Технические условия по лазерной наплавке гидравлических цилиндров» (T/CISA 040-2020), в которых четко определены технологический процесс, правила контроля и другие требования. В конкретных проектах по строительству судов технология лазерной наплавки была специально указана для открытых поршневых штоков в ключевых компонентах .

Заключение

Если вы сталкиваетесь с частой коррозией, износом и высокими затратами на замену морских гидравлических штоков, технология лазерной наплавки, несомненно, предлагает наиболее экономичное и оптимальное решение из доступных на сегодняшний день. Она не только восстанавливает поврежденные гидравлические штоки до их первоначальных характеристик, превосходящих даже характеристики новых изделий, но и значительно продлевает срок их службы, обеспечивая безопасную навигацию и снижая затраты для вашего судна .