一、激光再制造技術(shù)提出的市場(chǎng)背景
再制造工程是以產(chǎn)品全壽命周期理論為指導的工程實(shí)踐。裝備的論證、設計、制造、使用、維修、回收的全部費用稱(chēng)作全壽命周期費用，傳統上只重視裝備的“前半生”，(這個(gè)周期僅占20~40%的費用)，而往往忽略了“后半生”，即使用、維修和報廢階段的費用。
裝備的再制造工程是以裝備的“后半生”為對象，以提高利用率、節約資源、環(huán)境保護、堅持可持續發(fā)展的一門(mén)工程技術(shù)。再制造技術(shù)的發(fā)展必須融入高新技術(shù)、使得陳舊部件和裝備獲得重新獲得高品質(zhì)，高附加值的產(chǎn)品，所以再制造業(yè)是實(shí)現跨越式發(fā)展，完全符合國家政策的一項重要技術(shù)。美國的再制造業(yè)產(chǎn)值達530億美元，從業(yè)人員達48萬(wàn)人，他們稱(chēng)“再制造業(yè)是潛在的巨人”。 我國政府高度重視發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)。2005年，國務(wù)院發(fā)布了關(guān)于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的若干意見(jiàn)和做好建設節約型社會(huì )近期重點(diǎn)工作的通知，明確提出要積極支持廢舊機電產(chǎn)品再制造。
但從整體上看，我國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，仍處于起步探索階段，與發(fā)達國家相比還有很大的差距。中國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問(wèn)題：一是再制造作為一個(gè)新的理念還沒(méi)有被人們廣泛認識，各方面對發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)的重要意義缺乏足夠的認識；二是再制造還沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)基礎，技術(shù)和管理水平還比較低；三是現行法規政策在某些方面制約了零部件再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
鋼鐵冶金行業(yè)是國家的基礎行業(yè)，同時(shí)屬于國家的重工業(yè)，且其設備繁雜、種類(lèi)多、噸位重。由于摩擦、磨損等各種原因的存在，要維持設備的正常運轉，每年將消耗大量的備品備件。據統計，2003年濟南鋼鐵股份公司達到年產(chǎn)量334萬(wàn)t鋼的規模，而公司每年用于設備修理的備品備件制造費用就高達1.2億元，備品備件修舊利廢數量達150t以上，創(chuàng )經(jīng)濟效益2000萬(wàn)元左右。因此，減少備品備件的消耗和對已使用設備的再制造修復對降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益具有積極的促進(jìn)作用，且降低成本的空間很大。其中激光再制造技術(shù)對做好備品備件的修理、修復工作，對企業(yè)節能降耗具有非?，F實(shí)的意義。
二、激光再制造技術(shù)的可行性分析
（一）激光再制造技術(shù)的主要特點(diǎn)
（1）激光加工是無(wú)接觸加工，對工件無(wú)直接沖擊，因此無(wú)機械變形；
（2）激光加工過(guò)程中無(wú)"刀具"磨損，無(wú)"切削力"作用于工件；
（3）激光加工過(guò)程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工,對非激光照射部位沒(méi)有或影響極小。因此，其熱影響的區域小，
（4）工件熱變形小后續加工最??；
（5）由于激光束易于導向、聚焦、實(shí)現方向變換，極易與數控系統配合及對復雜工件進(jìn)行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法；
（6）生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩定可靠，經(jīng)濟效益和社會(huì )效益好；
（二）激光加工的優(yōu)勢
激光具有的寶貴特性決定了激光在加工領(lǐng)域中存在的優(yōu)勢：
（1）由于它是無(wú)接觸加工，并且高能量激光束的能量及其移動(dòng)速度均可調，因此可以實(shí)現多種加工的目的。
（2）它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性、及高熔點(diǎn)的材料。
（3）激光加工過(guò)程中無(wú)“刀具”磨損，無(wú)“切削力”作用于工件。
（4）激光加工過(guò)程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒(méi)有影響或影響極小。因此，其熱影響區小，工件熱變形小，后續加工量小。
（5）它可以通過(guò)透明介質(zhì)對密閉容器內的工件進(jìn)行各種加工。
（6）由于激光束易于導向、聚集實(shí)現作各方向變換，極易與數控系統配合和對復雜工件進(jìn)行加工，因此是一種極為靈活的加工方法。
（7）使用激光加工生產(chǎn)效率高、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟效益好。
三、激光再制造技術(shù)的主要種類(lèi)
（一）激光淬火與毛化
激光淬火技術(shù)是利用聚焦后的激光束入射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升高到相變點(diǎn)以上，當激光移開(kāi)后，由于仍處于低溫的內層材料的快速導熱作用，使受熱表層快速冷卻到馬氏體相變點(diǎn)以下，進(jìn)而實(shí)現工件的表面相變硬化。如大型軋輥表面激光熔凝淬火的最大淬硬層深度可以達到2毫米以上。
（二）激光熔覆與合金化
激光熔覆技術(shù)是采用激光束在選定工件表面熔覆一層特殊性能的材料,以改善工件表面性能的工藝。對于冶金行業(yè)軋輥、導位、輸送輥、夾送輥、剪刃等大量易損件來(lái)說(shuō)，激光熔覆與合金化技術(shù)的最大好處是將軋輥的整體合金化變成表面合金化或者熔覆，使軋輥等易損件的使用壽命大幅度提高的同時(shí)，生產(chǎn)成本增加有限。顯然，合金粉末的設計、選擇與使用正確與否是該項技術(shù)能否成功的關(guān)鍵。
（三）激光焊接
激光焊接是激光材料加工技術(shù)應用的重要方面之一。其原理是將高強度的激光輻射至金屬表面，通過(guò)激光與金屬的相互作用，使金屬熔化形成焊接。由于其獨特的優(yōu)點(diǎn)，已成功地應用于微、小型零件的精密焊接中。如目前我國鋼鐵行業(yè)處于主導地位的典型冷軋工藝路線(xiàn)是：轉爐冶煉－爐外精煉－初軋開(kāi)坯－熱連軋－酸洗－冷軋－退火－平整－鍍鋅（錫）－成產(chǎn)品。在此典型的冷軋工藝中，帶材焊接設備必不可少。在運行過(guò)程中，先行鋼帶與后行鋼帶必需進(jìn)行焊接，才能保證生產(chǎn)線(xiàn)的連續作業(yè)。硅鋼板帶在線(xiàn)運行時(shí)，需經(jīng)多次“S”型彎曲變形和承受一定的運行張力，從而對焊縫的性能和質(zhì)量有很高要求。
四、激光再制造技術(shù)在鋼鐵冶金行業(yè)中的應用
（一）軋輥的修復與強化
冶金行業(yè)生產(chǎn)設備大部分是在高(交變)應力、高熱應力的惡劣環(huán)境下工作，如連鑄輥、校直輥、槽型輥、半鋼輥、鑄管模、熱(冷)軋工作輥、高爐溜槽、料鐘等。在這些設備中，各種軋輥無(wú)疑是其中最關(guān)鍵的設備零件，其消耗量大、價(jià)格昂貴、壽命長(cháng)短不僅與產(chǎn)品成本密切相關(guān)，而且直接決定鋼鐵制品的質(zhì)量，尤其是表面質(zhì)量和板型。采用激光堆焊修復各種軋輥，其中以小型軋輥和局部修復更為擅長(cháng)。性能如能新件。如圖1為在實(shí)際使用中，堆焊修復后的輥1次使用期均達到1年以上，比未堆焊的60SiMnMo鍛鋼輥平均使用期（3個(gè)月）提高3倍以上，在1次使用后，基材為受損傷的情況下（進(jìn)行探傷檢測），仍可進(jìn)行再次堆焊修復。多數情況都進(jìn)行3—4次修復。
激光淬火技術(shù)可對各種導軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進(jìn)行表面強化。
激光毛化汽車(chē)板由于涂漆后反射映像光澤度高，在國外被稱(chēng)為“鏡面鋼板”，它是生產(chǎn)高級轎車(chē)面板的優(yōu)質(zhì)板材。因此，激光毛化冷軋薄板（帶）是汽車(chē)、家電、電子和輕工業(yè)生產(chǎn)需求的重要原材料。