超高速激光熔覆与常规熔覆生产成本与经济效益值比较
在煤炭机械行业中，煤机液压支架中的活塞杆、活柱、中缸等大量产品需要表面处理以达到抗腐 蚀、抗磨损、延长使用寿命的目的，之前主要使用电镀铬进行表面处理。随着激光熔覆工艺的不断成 熟，成本不断降低，且产品使用寿命是镀铬的 3-5 倍，因此目前越来越多的客户选择激光熔覆工艺来 进行煤机油缸表面的强化与修复。
激光熔覆有常规激光熔覆和超高速激光熔覆两种工艺，常规激光熔覆多采用半导体激光器，半导 体激光器又可分为直接输出半导体激光器和光纤耦合半导体激光器。直接输出半导体激光器对激光器 的密封性和制冷水的纯度要求很好，另外在使用过程中，直接面对被熔覆基体，基体上熔池的热辐射 对激光器发光 bar 条损伤极大，这种直接输出半导体激光器技术简单，但长期可靠性较差，所以价格 相对便宜。光纤耦合半导体激光器可靠性高，但耦合技术难度大，目前市场上大多使用的是Laserline 的大功率光纤耦合激光器。超高速激光熔覆采用高稳定的高功率光纤激光器作为光源，相较半导体激 光器具有可靠性高、使用寿命长、免维护等优点。
常规激光熔覆技术，早期在煤矿液压支架上获得了一定的应用，但常规激光熔覆有明显的三个缺 点：加工效率低、热输入大和后续加工量大，因此一直不能大规模地取代镀铬工艺。相较常规激光熔 覆，超高速激光熔覆具备加工效率高，热输入量小、后续加工成本低等优点。从技术发展角度讲，超 高速激光熔覆是常规激光熔覆的技术升级和革新。中科中美6000W 超高速激光熔覆设备自推出至今已 应用于众多大型煤机制造及修复企业，且实际使用效果也获得了行业普遍认可，是当前代替电镀铬应 用于煤矿液压支架产品的最先进的工艺技术。下面对中科中美6000W超高速激光熔覆和6000W、10000W 常规激光熔覆在实际生产中的主要工艺参数、使用成本和生产效益进行详细的比较分析。
一、 主要技术参数比较
中科中美 6000W 超高速激光熔覆与6000W、10000W半导体常规激光熔覆的技术参数比较如下：
参数 | ZKZM 6000W 超高速激光熔覆 | 6000W 半导体激光熔覆 | 10000W 半导体激光熔覆 |
激光功率密度 | 大 | 小 | 小 |
熔覆效率㎡/h | 0.8 | 0.3 | 0.6 |
工件热输入量 | 1200W | 4800W | 8000W |
粉末利用率 | 85% | 90% | 90% |
熔覆层厚度 mm | 0.5～1.0 | 1.2～1.5 | 1.2～1.5 |
稀释率 | <3% | 3-15% | 3-15% |
表面平整度 | Ra<10um | 表面起伏 0.4mm | 表面起伏 0.4mm |
后期加工 | 磨/抛 | 车/磨/抛 | 车/磨/抛 |
二、 熔覆加工成本比较
熔覆加工成本，主要包括粉末消耗、工时费、电能消耗、保护镜消耗和气体消耗等费用。1m²液压支架的具体激光熔覆成本为：
1、设备电能消耗（电费按1元/度计算）
参数 | ZKZM 6000W 超高速激光熔覆 | 6000W 半导体激光熔覆 | 10000W 半导体激光熔覆 |
激光器（kW） | 13 | 13 | 22 |
机床（kw） | 8 | 8 | 8 |
冷水机组（kw） | 6 | 6 | 10 |
送粉器（kw） | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
耗电量（度/h） | ≤27.5 | ≤27.5 | ≤40.5 |
电费（元/h） | 27.5 | 27.5 | 40.5 |
电费（元/ m²） | 23 | 92 | 68 |
说明 | 效率不同，导致单位面积电费相差较大 | ||
2、保护镜费用
参数 | 易损件 | 寿命 （小时） | 单价（元） | 消耗费用 （元/小时） | 单位面积 消耗费用 |
ZKZM 6000W 超高速激光熔覆 | 保护镜片 | 质保期免费 | |||
6000W 半导体激光熔覆 | 保护镜片 | ≧240 | 120 | 0.5 | 1.7元/ m² |
10000W 半导体激光熔覆 | 保护镜片 | ≧240 | 400 | 1.7 | 2.8 元/ m² |
3、气体费用
中科中美 6000W 超高速激光熔覆要使用氮气或氩气作为送粉气和保护气，按照 50元/14kg/瓶计 算，熔覆效率为0.8 m²/h，ZKZM 6000W 超高速激光熔覆气体消耗费用约25元/m²。6000W 半导体激光 熔覆，熔覆效率为0.3 m²/h，使用压缩空气作为保护气，在气体费用上，约3元/m²；10000W半导体激 光熔覆，熔覆效率为0.6 m²/h，使用压缩空气作为保护气，在气体费用上，约1.5元/m²计算。
4、工时费
如果人员工资按照月薪6000元，每月工作22 天，每天工作8小时计算，则工时费为34 元/h。折算 成单位熔覆面积的人员费用，ZKZM 6000W超高速激光熔覆的人员费用为42元/m²。6000W 半导体激光熔 覆的人员费用为106 元/ m²，10000W 半导体激光熔覆的人员费用为57元/m²。
5、粉末成本
参数 | ZKZM 6000W 超高速激光熔覆 | 6000W 半导体激光熔覆 | 10000W 半导体激光熔覆 |
熔覆面积（㎡） | 1 | 1 | 1 |
熔覆层厚度（mm） | 0.65 | 1.5 | 1.5 |
后期加工 | 只需磨抛 0.15- 0.2mm， 可达到表面Ra0.4um，最终熔覆层 0.4mm | 车削0.7mm，再进行磨抛 0.1mm最终熔覆 层 0.7mm | 车削 0.7mm， 再进行磨抛0.1mm最终熔 覆层 0.7mm |
金属密度（g/cm3） | 7.9 | 7.9 | 7.9 |
熔覆层粉末量（kg） | 5.14 | 11.85 | 11.85 |
粉末利用率 | 85% | 90% | 90% |
粉末总量（kg） | 5.7 | 13.17 | 13.7 |
粉末单价（元/kg） | 55 | 55 | 55 |
粉末成本（元/㎡） | 313 | 725 | 725 |
从上表可以看出，熔覆液压支架 1 ㎡ 时，ZKZM 6000W 超高速激光熔覆比 6000W和10000W 半导 体常规激光熔覆的粉末费用节约50%以上。
6、单位面积总成本
综合以上数据，三种熔覆设备熔覆单位面积的成本为：
类别(元/㎡) | ZKZM 6000W 超高速激光熔覆 | 6000W 半导体激光熔覆 | 10000W 半导体激光熔覆 |
耗电(元/㎡) | 23 | 92 | 68 |
保护镜费用(元/㎡) | 0 | 1.7 | 2.8 |
气体费用(元/㎡) | 25.0 | 3.0 | 1.5 |
人员工资(元/㎡) | 42.0 | 106.0 | 57.0 |
粉末费用(元/㎡) | 313 | 725 | 725 |
费用合计(元/㎡) | 403 | 928 | 854 |
上表可以看出，激光熔覆 1㎡ 面积时，粉末成本在整个激光熔覆加工成本中所占比例高达80%以 上；ZKZM 6000W 超高速激光熔覆比 6000W和10000W半导体常规激光熔覆的加工费用降低50%以上，这 还没考虑常规熔覆之后的车削工序的成本，因此超高速激光的熔覆成本远低于常规激光熔覆的熔覆成 本。
三、 超高速激光熔覆与常规激光熔覆的设备成本和年产效益对比
ZKZM 6000W 超高速激光熔覆 | 6000W 半导体激光熔覆 | 10000W 半导体激光熔覆 | |
一年工作时间（小时） | 250*8=2000 | 250*8=2000 | 250*8=2000 |
年生产面积（㎡） | 250*8*0.8=1800 | 250*8*0.3=600 | 250*8*0.6=1200 |
年生产成本（万元） | 1800*0.0403=72 | 600*0.0928=56 | 1200*0.0854=103 |
销售价格（元/㎡） | 3000 | 3000 | 3000 |
年销售值（万元） | 1800*0.3=540 | 600*0.3=180 | 1200*0.3=360 |
一年效益（万元） | 540-72=468 | 183-56=127 | 360-103=257 |
三年生产成本（万元） | 216 | 168 | 309 |
三年效益（万元） | 1404 | 381 | 771 |
五年生产成本（万元） | 360 | 280 | 515 |
五年效益（万元） | 2340 | 635 | 1285 |
设备成本（万元） | 180 | 100 | 150 |
从上表可以看出，企业一年使用激光熔覆加工250天，每天8小时，一台ZKZM 6000W超高速激光熔 覆比一台6000W常规激光熔覆产生的效益要多341万元，比一台10000W常规激光熔覆产生的效益要多211 万元。因此如果以一台ZKZM 6000W超高速激光熔覆的产值效益为标准，购买一台6000W常规激光熔覆一 年内将少赚341－80＝261万元；购买一台10000W常规激光熔覆一年内将少赚211－30＝181万元。连续 三年或五年，将少赚几百甚至上千万元。正所谓：不在设备上花小钱，就在生产上丢大钱！
四、 技术与服务优势比较
中科中美是超高速激光熔覆装备的专业制造商，自2017年推出了我国首台6000W超高速激光熔覆装 备以来，技术不断得到改进与升级，现阶段无论是技术先进性还是熔覆效率、效果都远超德国的4000W 超高速激光熔覆设备。中科中美超高速激光熔覆技术，完全基于自主研发，拥有30多项专利，其中多 项技术是全球独家拥有：
1. 中心送粉超高速激光熔覆技术，全球独家拥有，与旁轴送粉相比具有明显的技术优势。熔覆头 可靠性高，粉末利用率高，不堵粉，不粘粉，可24小时长时间工作；
2. 中科中美的远程云服务技术，全球独家拥有，可在千里之外，为客户提供及时贴身的售后服务；
3. 中科中美即将推出4000W和6000W内孔超高速熔覆设备填补了全球行业空白；
4. 中科中美是全球超高速激光熔覆装备技术最全面的专业公司，除了水冷机之外，整套装备的另 外4个部分（激光器、送粉器、熔覆头、运动系统）全部自主研发或控制，整套装备是高度智能化的有 机整体，系统化和智能化的设计有效地减少操作者的操作失误，保护了整套设备的安全。
另外，中科中美还向客户提供如下超额优质服务：
1. 整套装备3年质保；
2. 保护镜和熔覆头3年内免费以旧换新；
3. 根据客户需要提供1个月的陪产服务；
4. 设备到货前，可为客户提供小批量的代加工服务。
客观地讲，所有的工业设备，在使用过程中都有出现故障的可能性，因此售后及时性是考察工业 产品的一项重要指标。国外设备售后维修时间少则3月，多则半年以上，后期使用存在巨大的技术风险。
五、结论
综上所述，中科中美 6000W 超高速激光熔覆和半导体常规激光熔覆相比，在设备稳定性、可靠性、 技术先进性、生产成本、后期加工成本，以及售后服务成本，特别是给客户带来的经济效益等方面， 具有十分明显的优势。因此中科中美的超高速熔覆设备是煤炭液压支架表面修复的最佳选择。