1. Úvod: Prolomení tradičních hranic

Technologie laserového plátování, kritický proces v povrchovém inženýrství, hraje zásadní roli při opravách a vylepšování součástí v průmyslových odvětvích, jako je strojírenství, petrochemie a letectví. Po léta v oboru převládala představa, že “laserové plátování se rovná laserovému plátování práškem”, přičemž drátěné materiály byly většinou spojovány s procesy obloukového svařování, odděleně od laserového plátování. Toto omezené vnímání bylo rozbito, když Greenstone-Tech překonala klíčové technické překážky a úspěšně integrovala drátěné materiály do laserového plátovacího systému. Tento průlom posunul technologii do nové fáze, kdy vedle sebe paralelně existují “prášek” i “drát”.

2. Základní rozdíly mezi laserovým plátováním práškem a laserovým plátováním drátem

Zásadní rozdíl mezi oběma procesy spočívá ve formě plášťového materiálu, který přímo ovlivňuje technologický postup, parametry procesu, výkonnost povlaku a celkové náklady.

Laserové práškové plátování:

• Použité materiály: Prášek z nerezové oceli, prášek z karbidu wolframu, prášky ze slitin na bázi niklu atd.
• Výhody: Jemné částice prášku a rovnoměrná absorpce laseru umožňují přesnou kontrolu složení a tloušťky plášťové vrstvy, což z této metody činí dominantní metodu v oboru.
• Nevýhody: Při zpracování neželezných kovů, jako je titan, měď a hliník, je proces práškového plátování náchylný k porézním vadám a špatným vlastnostem materiálu. Kromě toho jsou výroba, skladování a přeprava prášku nákladné a proces plátování obvykle vede ke vzniku 15%-30% odpad z prášku v důsledku rozstřiku nebo neúplného roztavení, což výrazně zvyšuje celkové náklady.

Laserové oplášťování drátem:

• Použité materiály: Kovové dráty, jako je nerezová ocel, slitiny na bázi niklu, měď a titan.
• Výhody: Drátěné povlaky vykazují lepší tažnost, odolnost proti trhlinám a výrazně nižší pórovitost. Tradičně byla absorpce laserové energie v drátech nerovnoměrná, což často vyžadovalo obloukové procesy pro tavení. Greenstone-Tech vyřešila tento problém pomocí inovativní technologie vícepaprskové vazby, která umožňuje rovnoměrnou absorpci laserové energie a překonává předchozí technická omezení drátěného opláštění. Tento průlom řeší nedostatky práškového plátování při práci s neželeznými kovy a kontrole nákladů.

3. Greenstone-Tech: Hlavní hnací síla technologické diverzifikace

Jako hlavní hnací síla domácí technologie laserového plátování, Greenstone-Tech neustále prosazuje inovace a zdokonalování technologií. Mezi hlavní milníky patří:

• Konec roku 2017: Spuštění prvního vysokorychlostního laserového plátovacího zařízení v Číně (na bázi prášku), které zvyšuje rychlost plátování z 1,5 na 2,5 GHz. 0,5-1 m/min na 3-30 m/min, čímž úspěšně prolomil monopol zahraničních technologií a položil základy pro rychlé zavedení technologie laserového plátování na domácím trhu.
• Následný vývoj: Společnost Greenstone-Tech představila Řada vysokorychlostních laserových práškových zařízení 6 kW-20 kW, které nabízejí odlišné schopnosti. Na 6 kW středně výkonné zařízení je ideální pro přesné opravy komponentů, zatímco 10 kW-20 kW vysoce výkonná zařízení splňují požadavky na velkoplošné povlaky s vysokou tvrdostí a odolností proti opotřebení.
• Plán na období 2024-2025: Spuštění Vysokorychlostní laserové zařízení pro plátování drátem o výkonu 6-20 kW pro aplikace s vnitřními i vnějšími stěnami a systematicky zavádí technologii drátěného plátování do oblasti laserového plátování. Tento průlom řeší celosvětovou mezeru v oboru, neboť zařízení pro vnitřní stěny je vhodné pro trubky o průměrech ≥80 mm, a zařízení pro vnější stěny s nastavitelnými drátěnými rameny pro lepší přizpůsobení složitým komponentům.

4. Hlavní výhody zařízení pro laserové oplášťování drátem

Zařízení pro laserové plátování drátem společnosti Greenstone-Tech vykazuje významné konkurenční výhody v několika dimenzích:

• Kompatibilita dvou materiálů: Podporuje práškový i drátěný režim zpracování. Jednoduchým přepnutím podávacího mechanismu mohou uživatelé snížit investiční náklady na zařízení a zároveň zvýšit univerzálnost procesu.
• Široká kompatibilita materiálů: Umožňuje použití tradičních drátů pro obloukové svařování i speciálních drátů z neželezných kovů, jako je měď, titan a slitiny hliníku, a je tak vhodná pro složité průmyslové aplikace.
• Vysoká účinnost ukládání: Maximální účinnost depozice dosahuje 8-10 kg/h, výrazně vyšší než u zařízení pro práškové oplášťování (obvykle 2-5 kg/h), což výrazně zkracuje cyklus zpracování velkých nebo rozsáhlých dílů.
• Přizpůsobivost složitým cestám: Konstrukce centrálního podávání drátu podporuje všesměrový pohyb, díky čemuž je kompatibilní s komplexním 3D tiskem a složitými cestami zpracování.
• Nižší celkové náklady: Pouze náklady na kovový drát třetina až polovina práškových materiálů a míra využití materiálu je téměř 100%, což výrazně snižuje náklady na zpracování.
• Stabilní kvalita procesu: Díky vysoké přesnosti podávání drátu je tolerance tloušťky vrstvy pláště kontrolována v rámci ±0,2 mm, a dosahuje výsledků srovnatelných s vysokorychlostní laserovou technologií plátování práškem.

5. Scénáře použití a potenciál rozvoje laserového oplášťování drátem

Na základě reálných aplikací a zpětné vazby od uživatelů je technologie laserového plátování drátem již schopna nahradit laserové plátování práškem v mnoha scénářích a v některých aplikacích se stává preferovaným řešením:

• Obklady vnitřních stěn: Účinně řeší běžné problémy práškových plášťů, jako je hromadění prášku a kouř, takže je ideální pro vnitřní ochranu proti korozi a opotřebení v ropovodech, potrubích pro přepravu kyselin a zásad a v kalových potrubích tepelných elektráren.
• Velkoplošný nátěr: V aplikacích, jako je ochrana proti korozi nádob chemických reaktorů a ložisek mostů, lze při použití plátování z nerezové oceli snížit náklady na zpracování o 30%-50% v porovnání s práškovým obkladem.
• Zpracování neželezných kovů: U plášťových měděných drátů je pórovitost kontrolována na hodnotu pod 1% (ve srovnání s 5% v práškovém plátování) a u titanových drátů nehrozí nebezpečí výbuchu nebo jiskření, takže je ideální pro opravy a vyztužování součástí z titanových slitin v leteckém průmyslu.
• Aditivní výroba kovů: V kombinaci s Zařízení 6 kW-20 kW, šestiosými robotickými rameny a polohovacími stroji, umožňuje laserové oplášťování drátem tisk složitých kovových součástí. Již se uplatnilo v leteckém průmyslu a ve výzkumných a vzdělávacích institucích.

6. Závěr

Vývoj technologie laserového plátování od “práškového” k “drátovému” představuje hluboký průzkum v oblasti řízení energie laseru, kompatibility materiálů, struktury nákladů a účinnosti procesu. Greenstone-Tech nejenže prolomila dlouholetý technologický monopol Evropy a USA, ale díky inovativnímu využití technologie více paprsků také zaplnila celosvětovou mezeru v oblasti vícekilowattových laserových systémů pro oplášťování drátů. Na stránkách “prášková + drátěná” dvoustopá technologická trasa poskytuje flexibilní systémová řešení pro různá průmyslová odvětví - zachovává přesnost laserového práškového plátování při povrchové úpravě kovů a zároveň účinně řeší problémy při zpracování neželezných kovů a náklady na plátování drátem.

S tím, jak se technologie laserového drátového oplášťování stále zdokonaluje v aplikacích, jako je oplášťování vnitřních stěn, velkoplošné povlaky a aditivní výroba, bude její náhradní potenciál nadále růst. V budoucnu bude tato technologie hnací silou transformace odvětví laserového plátování z “volby jednoho materiálu” na “technologickou adaptaci celého scénáře”, což dále posílí průmyslová odvětví, jako je strojírenská výroba a letecký průmysl. Bude hrát klíčovou roli v rozvoji ekologických, efektivních průmyslových modernizací a repasování laserů.