تُعدّ تقنية التكسية بالليزر عالي السرعة، كإحدى تقنيات هندسة الأسطح المتقدمة، ذات مزايا كبيرة في تحسين خصائص المواد وإصلاح المكونات التالفة. مع ذلك، ونظرًا لتعقيد معايير العملية وتغير العوامل البيئية، قد تواجه هذه التقنية مشكلات جودة متنوعة في التطبيقات العملية. تستعرض هذه المقالة بشكل منهجي المشكلات الشائعة وأسبابها في التكسية بالليزر عالي السرعة، مُقدّمةً رؤىً لتحسين العملية.

1. عيوب الترابط والطلاء والعيوب المعدنية

في عملية التكسية بالليزر عالي السرعة، تؤثر جودة الترابط بين الطلاء والركيزة بشكل مباشر على أداء الخدمة. فيما يلي بعض العيوب الشائعة المتعلقة بالترابط:

1.1 التقشير

يشير مصطلح "التقشر" إلى انفصال الطلاء عن سطح الركيزة. والسبب الرئيسي هو عدم تكوّن حوض انصهار فعال على الركيزة، مما يؤدي إلى ضعف الترابط المعدني بين المسحوق والركيزة. في عملية التكسية بالليزر عالي السرعة، قد يعيق انخفاض الطاقة، وزيادة كمية المسحوق، وارتفاع سرعة المسح، تكوّن حوض الانصهار. إضافةً إلى ذلك، قد تمنع الملوثات، مثل الزيوت أو طبقات الطلاء الكهربائي على سطح قطعة العمل، الترابط السليم.

1.2 شقوق

تُعدّ الشقوق من العيوب الشائعة في عملية التكسية بالليزر عالية السرعة، وغالبًا ما ترتبط بتركيز الإجهاد الحراري وعدم تطابق المواد. يزداد احتمال حدوث الشقوق عندما تكون الركيزة ذات صلابة عالية (مثلًا، بعد التبريد السريع أو الكربنة)، أو عند وجود طبقات إجهاد، أو عندما يكون المسحوق ذو صلابة عالية ومعدلات انكماش كبيرة. وتكون حساسية التشقق عالية بشكل خاص عند استخدام مساحيق أساسها النيكل أو في التكسية بالليزر متعددة الطبقات.

1.3 المسامية

تُقلل المسامية بشكل كبير من كثافة الطلاء ومقاومته للتآكل. في عملية التكسية بالليزر عالي السرعة، تتعدد أسباب المسامية، بما في ذلك الصدأ أو الزيت على الركيزة، والشوائب أو الرطوبة في المسحوق، وعدم استقرار تدفق المسحوق، وزيادة كمية المسحوق، وعدم كفاية الطاقة، أو سرعة المسح العالية.

2. جودة سطح الطلاء والمشاكل المورفولوجية

2.1 وجود مسحوق عائم زائد وانعدام اللمعان المعدني

تؤثر هذه المشكلة بشدة على جودة السطح بعد عملية التكسية بالليزر عالي السرعة. وقد تنتج عن زيادة كمية المسحوق، أو انخفاض الطاقة، أو سرعة المسح العالية، أو ارتفاع فوهة الليزر، أو صغر حجم بقعة الليزر، أو تلوث العدسات البصرية، مما يؤدي إلى عدم اكتمال ذوبان المسحوق وضعف التبلل.

2.2 التآكل بعد الطحن

ينتج التآكل عادةً عن عدم اكتمال انصهار المسحوق أو عدم كفايته. وتكثر هذه المشكلة في العمليات التي تستخدم طاقة منخفضة، أو كمية زائدة من المسحوق، أو سرعة مسح عالية، وهي أعراض نموذجية لضعف توافق طاقة المسحوق في عملية التكسية بالليزر عالية السرعة.

2.3 التجاعيد القطرية على الطلاء

ترتبط هذه العيوب الشكلية عادةً بارتفاع درجة حرارة حوض الانصهار، وتزداد احتمالية حدوثها عند استخدام طاقة عالية جدًا، أو ارتفاع درجة حرارة حوض الانصهار، أو تسييل المسحوق بشكل مفرط. وقد يؤثر ذلك على مظهر ودقة أبعاد الجزء المُغطى بتقنية التكسية بالليزر عالي السرعة.

3. مشاكل تغذية المسحوق واستقرار العملية

3.1 التصاق المسحوق بالفوهة

قد يؤدي التصاق المسحوق بالفوهة إلى تعطيل تدفقه، مما يؤثر على استقرار عملية التكسية بالليزر عالي السرعة. تشمل الأسباب زيادة كمية المسحوق المنبعث، وارتفاع درجة حرارة الفوهة، وقصر مسافة عمل الفوهة، أو خشونة سطح الفوهة أو تلوثه. ويمكن التخفيف من هذه المشكلة عن طريق ضبط رأس التكسية بشكل صحيح.

3.2 انسداد المسحوق

يؤدي انسداد المسحوق إلى تعطيل عملية التكسية بالليزر عالية السرعة بشكل مباشر. وتشمل الأسباب الشائعة تأخر تنظيف المسحوق الملتصق، وضعف انسيابية المسحوق، ووجود رطوبة أو شوائب فيه، وعدم انتظام توزيعه في أنظمة التغذية المتعددة.

3.3 صوت "الفحيح" أثناء التكسية

غالباً ما يشير الضجيج غير الطبيعي أثناء عملية التكسية إلى وجود مشكلة في العملية. وقد يكون سببه تلوث المسحوق، أو الرطوبة، أو اتساخ الركائز. كما أن كثافة الطاقة العالية قد تؤدي إلى تبخر المعدن في حوض الانصهار، مما ينتج عنه ضجيج ويؤثر على مقاومة التآكل لطبقة التكسية بالليزر.

3.4 تناثر الشرر أثناء التكسية

قد يؤدي تناثر الشرر الشديد إلى الإضرار بسلامة العملية وجودة الطلاء. ويحدث ذلك عادةً عندما تكون سرعة المسح عالية جدًا، أو كثافة الطاقة عالية جدًا، أو عندما يكون هناك عدم توافق بين الطاقة وتغذية المسحوق، أو عندما يكون تدفق الغاز كبيرًا جدًا، مما يمثل إدخال طاقة زائدة في عملية التكسية بالليزر عالية السرعة.

3.5 عدم استقرار تدفق المسحوق مما يؤدي إلى طلاء غير متساوٍ

يُعدّ تدفق المسحوق المستقرّ ضروريًا للحصول على طبقة طلاء ليزرية متجانسة وعالية السرعة. غالبًا ما ينتج عدم استقرار تدفق المسحوق عن تآكل الكاشطات، أو انسداد قنوات تغذية المسحوق، أو عدم كفاية تدفق الغاز، أو ضعف موانع التسرب في وحدة تغذية المسحوق، أو تسرب الهواء في أنابيب تغذية المسحوق.

3.6 انخفاض كفاءة التكسية (طبقة طلاء أرق)

انخفاض الكفاءة يدل على تدهور حالة النظام. تشمل الأسباب المحتملة تلوث العدسات الواقية، وتآكل الكاشطات، وعدم ملاءمة مسافة العمل، وتآكل فتحات المسحوق مما يؤدي إلى تدفق غير منتظم للمسحوق، أو انخفاض طاقة الليزر.

4. اختتام

تُعدّ تقنية التكسية بالليزر عالي السرعة تقنيةً تتطلب تحكمًا دقيقًا في معاييرها. غالبًا ما يرتبط ظهور المشكلات المذكورة آنفًا ارتباطًا وثيقًا بمطابقة المعايير، وحالة المعدات، وإدارة المواد. يُعدّ الفهم المنهجي لأسباب هذه العيوب أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق جودة عالية في التكسية بالليزر عالي السرعة وتوسيع نطاق تطبيقاتها. من خلال التحسين المستمر للعملية وتعزيز مراقبتها، يُمكن تحسين استقرار وإنتاجية التكسية بالليزر عالي السرعة بشكل فعّال.