Laserové opláštění Technologie zahrnuje nanášení vybraného plátovacího materiálu na povrch substrátu pomocí různých metod plniva. Laserovým zářením se tenká vrstva povrchu substrátu roztaví a rychle ztuhne, čímž se vytvoří metalurgicky spojený povrchový povlak s velmi nízkým ředěním. To výrazně zlepšuje povrchové vlastnosti substrátového materiálu, jako je odolnost proti opotřebení, korozi, tepelná odolnost, oxidační odolnost a elektrické vlastnosti.

Klasifikace laserového opláštění

Na základě typu použitých materiálů a jejich vazby s laserovým paprskem jsou běžné laserové opláštění Technologie lze rozdělit na: koaxiální práškové laserové opláštění, mimoosé práškové laserové opláštění (nazývané také laterální práškové laserové opláštění), vysokorychlostní laserové opláštění (nazývané také ultrarychlostní laserové opláštění) a vysokorychlostní drátové laserové opláštění.

Koaxiální práškové laserové opláštění

Koaxiální prášek laserové opláštění Obvykle se používá polovodičový vláknový laser a diskový plynový podavač prášku. Plynová hlava využívá kruhové schéma světelného bodu s centrálním světelným paprskem a kolem něj přiváděným práškem nebo s více proudy prášku. Díky speciálně navrženému kanálu ochranného plynu se prášek, světelný paprsek a ochranný plyn sbíhají v jednom bodě, kde se vytváří roztavená lázeň. Jak se plátovací hlava pohybuje vzhledem k obrobku, na povrchu se vytváří plátovací vrstva.

Výhody koaxiálního práškového laserového navařování:

Vysoká volnost a snadná automatizaceKvalita plátovací vrstvy zůstává konzistentní bez ohledu na směr pohybu, což ji činí vysoce přizpůsobivou automatizaci s průmyslovými roboty nebo víceosými stroji.

Dobrá ochrana proti inertním plynůmRoztavená lázeň je chráněna inertními plyny, což zlepšuje stabilitu procesu.

Malá roztavená lázeň, rovnoměrné zahřívání a dobrá odolnost proti praskáníRovnoměrná interakce mezi práškem a světlem zajišťuje lepší kvalitu a trvanlivost plátovaného povrchu.

Mimoosé práškové laserové nanášení plátů

Také známý jako laterální prášek laserové opláštěníTato metoda využívá polovodičový nebo vláknový laser s gravitačním podavačem prášku. Plnicí hlava využívá obdélníkový světelný bod v kombinaci s bočním podáváním prášku. Prášek slitiny je přiváděn na povrch obrobku a taví se laserovým paprskem, čímž vzniká roztavená lázeň.

Výhody mimoosého práškového laserového navařování:

Vysoké využití materiáluPrášek se předem nanese na povrch a poté se roztaví laserem, čímž se dosáhne míry využití materiálu nad 95 %.

Vysoká účinnost opláštěníObdélníkový paprsek umožňuje zvýšený výkon laseru a větší velikosti bodů, což zlepšuje rychlost opláštění.

Žádná spotřeba inertního plynuTato metoda nespotřebovává inertní plyn, ačkoli vyžaduje pečlivé zvážení odolnosti prášku vůči oxidaci.

Ultrarychlé laserové opláštění

Tento proces využívá vysoce kvalitní vláknový laser a vysokorychlostní plátovací hlavy k dosažení extrémně vysokých rychlostí plátování (až 200 m/min). Prášek se před vstupem do roztavené lázně předehřeje nebo zcela roztaví, což dramaticky zkracuje dobu potřebnou k roztavení prášku.

Výhody ultrarychlostního laserového navařování:

Vysoké využití laserové energieLaserový paprsek efektivně ohřívá prášek a obrobek, minimalizuje ztráty energie a maximalizuje účinnost plátování.

Nízká rychlost ředěníPři vysokých rychlostech plátování a krátkých dobách expozice v roztavené lázni zůstává míra ředění plátovací vrstvy nízká.

Nízká drsnost povrchu a odolnost proti praskáníTento proces minimalizuje vady v plátované vrstvě a zajišťuje tak vysoce kvalitní výsledky.

Vysokorychlostní drátové laserové opláštění

Vysokorychlostní drát laserové opláštění používá jako plátovací materiál kovový drát, který je přiváděn do laserového paprsku. Kovový drát se roztaví a vytvoří roztavenou lázeň, která tuhne a vytváří plátovací vrstvu.

Výhody vysokorychlostního drátového laserového navařování:

Environmentální přínosyPoužití drátu místo prášku eliminuje stříkající vodu a kovový prach, což zlepšuje environmentální výkon.

Vysoké využití materiáluDrát je zcela roztavený, což zajišťuje téměř 99% využití materiálu.

Vysoká účinnost opláštěníŘízený příkon a vysoká rychlost opláštění vedou k vysoké materiálové účinnosti.

Vliv procesních parametrů na efekt opláštění

Laserové opláštění Parametry, včetně výkonu laseru, průměru bodu, rychlosti plátování, posunu zaostření, rychlosti podávání prášku, rychlosti skenování a teploty předehřevu, významně ovlivňují rychlost ředění plátovací vrstvy, tvorbu trhlin, drsnost povrchu a celkovou hustotu plátovaných dílů. Nesprávné nastavení parametrů může vést ke špatnému metalurgickému spojení mezi plátováním a substrátem, což brání tvorbě vícevrstvých kanálků.

Mezi klíčové procesní parametry patří:

Výkon laseruToto určuje objem roztaveného substrátu. Zvýšení výkonu vede k hlubšímu plátování, ale také zvyšuje pravděpodobnost poréznosti. Vyšší výkon však může snížit trhliny a poréznost zlepšením dynamického tuhnutí během fáze ochlazování.

Bodový průměrPrůměr laserového bodu ovlivňuje šířku vrstvy povlaku. Zatímco malé velikosti bodů poskytují lepší kvalitu, velké body jsou lepší pro pokrytí větších ploch.

Rychlost obkladuRychlost navařování ovlivňuje, jak dobře se prášek slitiny taví. Pokud je příliš vysoká, prášek se úplně netaví; pokud je příliš nízká, lázeň se přehřeje, což povede ke ztrátě materiálu.

Vlastnosti technologie laserového povrchového tvarování plátování

Rychlá rychlost chlazení a rychlé tuhnutí.

Nízká tepelná deformace, s nízkými mírami ředění a vynikající metalurgickou vazbou mezi povlakem a substrátem.

Široký výběr materiálůNa bázi železa, niklu, mědi, titanu a dalších.

Přesná kontrola tloušťkyTloušťka pláště se pohybuje od 0.2 mm do 2 mm, ideální pro renovaci opotřebovaných dílů.

Vysoká přesnost zpracování, vhodné pro malé nebo obtížně zpracovatelné plochy.

Snadná integrace automatizace.

Systémy materiálů pro laserové obklady

Výběr obkladových materiálů je klíčový pro dosažení požadované kvality a vlastností povrchu. Výběr vhodných materiálů obvykle závisí na fyzikálních a chemických vlastnostech podkladu a obkladový materiál musí být zvolen odpovídajícím způsobem.

Materiálové systémy:

Samotavné slitinové práškyPatří sem prášky na bázi železa, niklu a kobaltu, které se nejčastěji používají při laserovém navařování. Nabízejí vynikající odolnost proti korozi a oxidaci.

Kompozitní práškyTyto materiály kombinují keramiku s vysokým bodem tání, jako jsou karbidy, nitridy a boridy, s kovy a vytvářejí tak prášky ideální pro výrobu povlaků odolných proti opotřebení.

Keramické práškyVčetně keramiky na bázi oxidů, jako je oxid hlinitý a oxid zirkoničitý, se běžně používají k výrobě žáruvzdorných povlaků.

Ostatní slitinové práškyV závislosti na požadavcích aplikace se také používají práškové slitiny na bázi mědi, titanu, hliníku a dalších specializovaných slitin.

Závěr

Laserové opláštění Technologie se široce používá v odvětvích, jako je letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl, petrochemický průmysl, metalurgie a železniční doprava, k opravě a vylepšování kritických součástí. Poskytováním cenově efektivního řešení pro opravu poškozených dílů, laserové opláštění snižuje náklady, zvyšuje efektivitu a zlepšuje výkon. Díky pokroku ve vysoce výkonných laserech a sníženým výrobním nákladům, laserové opláštění se stává žhavým tématem jak v akademickém, tak i v průmyslovém výzkumu.