Η τεχνολογία επένδυσης με λέιζερ , μια εξελιγμένη μέθοδος επιφανειακής μηχανικής, χρησιμοποιεί λέιζερ υψηλής ενέργειας για την ταυτόχρονη τήξη μεταλλικής σκόνης και της επιφάνειας του υποστρώματος, σχηματίζοντας μεταλλουργικά συγκολλημένες επιστρώσεις κραμάτων κατά την ταχεία στερεοποίησή τους. Αυτή η προηγμένη διαδικασία επένδυσης με λέιζερ προσδίδει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στη φθορά και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες στις επιφάνειες των τεμαχίων εργασίας, καθιστώντας την ευρέως υιοθετημένη σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές.

Στις πρακτικές εφαρμογές επένδυσης με λέιζερ, οι περισσότεροι βιομηχανικοί χρήστες στοχεύουν στην επίτευξη επικαλύψεων με υψηλή επιπεδότητα. Όσο πιο επίπεδη είναι η επιφάνεια, τόσο λιγότερο απαιτείται στίλβωση μετά την επεξεργασία, εξοικονομώντας μεταλλική σκόνη και μειώνοντας σημαντικά το κόστος παραγωγής. Αξίζει να σημειωθεί ότι η επιπεδότητα της επίστρωσης επένδυσης με λέιζερ επηρεάζεται κυρίως από τρεις παράγοντες: την επιπεδότητα ενός μόνο περάσματος επένδυσης, το πάχος ενός μόνο περάσματος και τον ρυθμό επικάλυψης μεταξύ γειτονικών περασμάτων επένδυσης.

Επίδραση του σχήματος κηλίδας στην ποιότητα επένδυσης με λέιζερ

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επένδυσης με λέιζερ, η επιφανειακή τάση και η διαβρεξιμότητα του τηγμένου μετάλλου αλληλεπιδρούν, οδηγώντας σε σαφώς διαφορετικά προφίλ τροχιάς τήξης ανάλογα με το σχήμα της κηλίδας λέιζερ. Όταν χρησιμοποιούνται μικρές κυκλικές κηλίδες (3mm-5mm) για επένδυση με λέιζερ, η επιφάνεια της τροχιάς τήξης συνήθως σχηματίζει ένα κυρτό σχήμα αντί για την επιθυμητή επίπεδη επιφάνεια. Αντίθετα, όταν χρησιμοποιούνται μεγαλύτερες ορθογώνιες κηλίδες (10mm-30mm), παράγοντες όπως η ομοιομορφία τροφοδοσίας σκόνης και η ομοιομορφία έντασης κηλίδας εμποδίζουν το ενιαίο στρώμα επένδυσης να επιτύχει ιδανική επιπεδότητα.

Ο κρίσιμος ρόλος του ρυθμού επικάλυψης στην επένδυση με λέιζερ

In επένδυση με λέιζερ, οι γειτονικές τροχιές τήξης πρέπει να επικαλύπτονται σε ένα ορισμένο βαθμό, μια παράμετρος που είναι κρίσιμη για την επιπεδότητα της τελικής επίστρωσης. Ο ρυθμός επικάλυψης (R) υπολογίζεται ως εξής:
R = D/W × 100%
Πού D είναι το πλάτος επικάλυψης και W είναι το πλάτος επένδυσης μονής διέλευσης. Εάν το μέγεθος ενός σκαλοπατιού d (η απόσταση που κινείται το λέιζερ μετά από κάθε πέρασμα), ο ρυθμός επικάλυψης μπορεί να εκφραστεί ως:
R = (Π)/Π × 100%

Από τον τύπο, είναι σαφές ότι όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του βήματος, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός επικάλυψης, πράγμα που σημαίνει ότι οι τροχιές τήξης θα επικαλύπτονται περισσότερο. Στην περίπτωση της ορθογώνιας επένδυσης με σημειακό λέιζερ, ο ρυθμός επικάλυψης είναι συνήθως κάτω από 50%. Ένας υψηλός ρυθμός επικάλυψης μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την απόδοση της επένδυσης, ενώ ένας ρυθμός χαμηλότερος από 50% θα προκαλέσει διακυμάνσεις στο πάχος της επίστρωσης.

Σύγκριση απόδοσης κυκλικών έναντι ορθογώνιων μεγεθών κηλίδων σε επένδυση με λέιζερ

Ας υποθέσουμε ότι το πάχος της επένδυσης ανά πέρασμα είναι 1 mm. Στη διαδικασία που χρησιμοποιεί ορθογώνιες κηλίδες, το λεπτότερο τμήμα της επίστρωσης είναι περίπου 1 mm, ενώ το παχύτερο τμήμα μπορεί θεωρητικά να φτάσει τα 2 mm (ελαφρώς λιγότερο στην πράξη). Επομένως, οι μακριές ορθογώνιες κηλίδες ενδέχεται να δυσκολεύονται να ανταποκριθούν στις υψηλές απαιτήσεις επιπεδότητας για τις επιστρώσεις επένδυσης.

Αντίθετα, η διαδικασία επένδυσης με λέιζερ που χρησιμοποιεί κυκλικές κηλίδες μεγέθους 3-5 mm παρουσιάζει ένα σημαντικό πλεονέκτημα. Η αρχή πίσω από αυτό είναι διαφορετική από αυτήν των ορθογώνιων κηλίδων: οι ορθογώνιες κηλίδες συνήθως επιτυγχάνουν το απαιτούμενο πάχος επένδυσης μέσω μίας μόνο στρώσης (ή το πολύ δύο), ενώ το πάχος επένδυσης με κυκλικό λέιζερ 3-5 mm επιτυγχάνεται μέσω πολλαπλών επικαλυπτόμενων στρώσεων.

Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας μια κυκλική κηλίδα 5 mm με μέγεθος βήματος 1 mm (ποσοστό επικάλυψης 80%), για να επιτευχθεί μια επίστρωση πάχους 1 mm, θα χρειαστούν πέντε στρώσεις τροχιών τήξης πάχους 0.2 mm. Αυτό το χαρακτηριστικό στοίβαξης πολλαπλών στρώσεων είναι μια βασική διαφορά μεταξύ της επένδυσης λέιζερ μικρής κυκλικής κηλίδας και της ορθογώνιας κηλίδας.

Αποτελεσματικότητα της επένδυσης με λέιζερ υψηλής ταχύτητας σε πραγματικό κόσμο

Υιοθετώντας τη διαδικασία επένδυσης με κυκλικό σημείο λέιζερ 3-5 mm, μπορεί να επιτευχθεί εξαιρετικά υψηλή επιπεδότητα (κάτω των 10 μικρών). Το Σχήμα 2 δείχνει τα αποτελέσματα των δοκιμών επιπεδότητας των επιστρώσεων που παράγονται από την Zhongke Zhongmei χρησιμοποιώντας κυκλικές κηλίδες 3-5 mm, όπου η επιπεδότητα έφτασε σε εξαιρετικό επίπεδο Ra5-6μm.

Συμπέρασμα: Βελτιστοποίηση της επιλογής σημείου για τη διαδικασία επένδυσης με λέιζερ

Με βάση την παραπάνω ανάλυση, μπορεί να εξαχθεί ένα σαφές συμπέρασμα: Σε εφαρμογές επένδυσης με λέιζερ που απαιτούν υψηλή επιπεδότητα, το σχήμα και το μέγεθος της κηλίδας λέιζερ είναι κρίσιμες παράμετροι της διαδικασίας. Η διαδικασία επένδυσης με κυκλικό λέιζερ κηλίδας 3-5 mm επιτυγχάνει το απαιτούμενο πάχος επένδυσης μέσω υψηλών ποσοστών επικάλυψης και στοίβαξης πολλαπλών στρώσεων, καθιστώντας την την καλύτερη επιλογή για επιστρώσεις υψηλής επιπεδότητας. Για εφαρμογές επένδυσης με λέιζερ που επικεντρώνονται στην ποιότητα της επίστρωσης και το επακόλουθο κόστος επεξεργασίας, οι κυκλικές κηλίδες είναι αναμφίβολα η ανώτερη επιλογή.

Σε συγκεκριμένα έργα επένδυσης με λέιζερ, οι μηχανικοί θα πρέπει να επιλέγουν τον τύπο σημείου και τις παραμέτρους διεργασίας με βάση παράγοντες όπως οι απαιτήσεις του τεμαχίου εργασίας, η αποδοτικότητα της παραγωγής και οικονομικές παραμέτρους, ώστε να διασφαλίζεται ότι η ποιότητα της επένδυσης με λέιζερ θα φτάσει στη βέλτιστη κατάσταση.