Technologie laserového navařování , sofistikovaná metoda povrchového inženýrství, využívá vysokoenergetické lasery k současnému tavení kovového prášku a povrchu substrátu, čímž po rychlém tuhnutí vytváří metalurgicky vázané slitinové povlaky. Tento pokročilý proces laserového navařování dodává povrchům obrobků vynikající odolnost proti korozi, opotřebení a vysokým teplotám, díky čemuž je široce používán v různých průmyslových aplikacích.

V praktických aplikacích laserového navařování se většina průmyslových uživatelů snaží dosáhnout povlaků s vysokou rovinností. Čím rovinnější je povrch, tím méně je potřeba dodatečného leštění, což šetří kovový práškový materiál a výrazně snižuje výrobní náklady. Rovinnost laserového navařovacího povlaku je primárně ovlivněna třemi faktory: rovinností jednoho navařovacího průchodu, tloušťkou jednoho navařovacího průchodu a mírou překrytí mezi sousedními navařovacími průchody.

Vliv tvaru bodu na kvalitu laserového opláštění

Během procesu laserového navařování dochází k interakci povrchového napětí a smáčivosti roztaveného kovu, což vede k výrazně odlišným profilům stop taveniny v závislosti na tvaru laserové skvrny. Při použití malých kruhových skvrn (3 mm–5 mm) pro laserové navařování obvykle tvoří povrch stopy taveniny konvexní tvar, nikoli požadovaný plochý povrch. Naopak při použití větších obdélníkových skvrn (10 mm–30 mm) brání faktory, jako je rovnoměrnost podávání prášku a rovnoměrnost intenzity skvrny, v dosažení ideální rovinnosti jedné vrstvy navařování.

Kritická role míry překrytí při laserovém opláštění

In laserové opláštěníSousední tavné dráhy se musí do určité míry překrývat, což je parametr, který je klíčový pro rovinnost konečného povlaku. Míra překrytí (R) se vypočítá jako:
R = D/W × 100 %
Kde D je šířka překrytí a W je šířka jednovrstvého opláštění. Pokud je velikost kroku d (vzdálenost, o kterou se laser posune po každém průchodu), lze míru překrytí vyjádřit jako:
R = (Wd)/W × 100 %

Z vzorce je zřejmé, že čím menší je velikost kroku, tím větší je míra překrytí, což znamená, že se stopy taveniny budou více překrývat. V případě obdélníkového bodového laserového navařování je míra překrytí obvykle nižší než 50 %. Vysoká míra překrytí může negativně ovlivnit účinnost navařování, zatímco míra nižší než 50 % způsobí kolísání tloušťky povlaku.

Porovnání výkonu kruhových a obdélníkových velikostí bodů při laserovém opláštění

Předpokládejme, že tloušťka povlaku na jeden průchod je 1 mm. V procesu s použitím obdélníkových bodů je nejtenčí část povlaku kolem 1 mm, zatímco nejtlustší část může teoreticky dosáhnout 2 mm (v praxi o něco méně). Proto může být u dlouhých obdélníkových bodů obtížné splnit vysoké požadavky na rovinnost povlaků povlaků.

Naproti tomu proces laserového navařování s použitím kruhových bodů o velikosti 3–5 mm vykazuje značnou výhodu. Princip se liší od principu obdélníkových bodů: obdélníkové body obvykle dosahují požadované tloušťky navařování jednou (nebo maximálně dvěma) vrstvou, zatímco tloušťky laserového navařování s kruhovými body o velikosti 3–5 mm se dosahuje překrýváním více vrstev.

Například při použití kruhového bodu o průměru 5 mm s krokem 1 mm (80% míra překrytí) bude k dosažení 1 mm silného povlaku zapotřebí pět vrstev tavných pásů o tloušťce 0.2 mm. Tato charakteristika vícevrstvého vrstvení je klíčovým rozdílem mezi laserovým navařováním malým kruhovým bodem a obdélníkovým bodem.

Účinnost vysokorychlostního laserového opláštění v reálném světě

Použitím procesu kruhového bodového laserového navařování o rozměrech 3–5 mm lze dosáhnout výjimečně vysoké rovinnosti (pod 10 mikronů). Obrázek 2 ukazuje výsledky testů rovinnosti povlaků vyrobených společností Zhongke Zhongmei s použitím kruhových bodů o rozměrech 3–5 mm, kde rovinnost dosáhla vynikající úrovně Ra5–6 μm.

Závěr: Optimalizace výběru bodu pro proces laserového navařování

Na základě výše uvedené analýzy lze vyvodit jasný závěr: V aplikacích laserového navařování vyžadujících vysokou rovinnost jsou tvar a velikost laserové skvrny kritickými procesními parametry. Proces kruhového bodového laserového navařování o rozměrech 3–5 mm dosahuje požadované tloušťky navařování díky vysoké míře překrytí a vícevrstvému ​​vrstvení, což z něj činí nejlepší volbu pro vysoce rovinné povlaky. Pro aplikace laserového navařování zaměřené na kvalitu povlaku a následné náklady na zpracování jsou kruhové skvrny nepochybně nejlepší volbou.

U specifických projektů laserového navařování by inženýři měli zvolit typ bodu a procesní parametry na základě faktorů, jako jsou požadavky na obrobek, efektivita výroby a ekonomické aspekty, aby zajistili, že kvalita laserového navařování dosáhne optimálního stavu.