Proceso de revestimiento láser: aplicaciones industriales y desarrollo futuro
10 de agosto de 2020
En industrias como la manufacturera, energética, militar, de maquinaria y de remanufactura, los entornos de producción suelen ser exigentes y los componentes están sometidos a cargas elevadas, lo que provoca la corrosión y el desgaste de las piezas metálicas críticas. Para prolongar la vida útil de los costosos equipos de producción, es fundamental pretratar o reparar los componentes metálicos. El revestimiento láser , como tecnología de modificación de superficies para la reparación de piezas metálicas, se ha consolidado como una solución ideal.
¿Qué es la tecnología de revestimiento láser?
El revestimiento láser consiste en depositar materiales de recubrimiento seleccionados sobre la superficie de un material base mediante diferentes métodos de alimentación. Estos materiales se funden simultáneamente con la fina capa de la superficie base mediante irradiación láser, solidificándose rápidamente para formar un recubrimiento superficial de baja dilución y con una unión metalúrgica óptima. Esto mejora significativamente la resistencia al desgaste, a la corrosión, al calor, a la oxidación y las propiedades eléctricas del material base. En términos más sencillos, el revestimiento láser es similar a una "cirugía estética" para componentes dañados, que los rejuvenece y les da un aspecto nuevo.
Nuestra tecnología de revestimiento se puede describir en tres palabras: “Larga vida útil, alta precisión, bajo coste”.
Las ventajas del revestimiento láser
En comparación con otras tecnologías de procesamiento láser, el revestimiento láser ofrece una versatilidad, capacidad de ampliación y adaptabilidad sin precedentes. Esta tecnología no solo cumple con los requisitos específicos de rendimiento superficial de los materiales, sino que también conserva elementos valiosos, lo que la convierte en una opción muy popular en el mercado. Tras décadas de desarrollo, el revestimiento láser se ha aplicado ampliamente, especialmente en industrias como la aeroespacial, la petrolera y gasística, la naval, la de maquinaria de construcción y la nuclear.
Amplias aplicaciones del revestimiento láser
- Industria aeroespacial:
Uno de los logros más significativos de la tecnología de revestimiento láser ha sido el revestimiento a gran escala de aleaciones de aluminio para aplicaciones aeroespaciales. La remanufactura de álabes de turbinas representa un mercado enorme. Los materiales de los álabes son diversos y complejos, y tras la reparación, se requiere un trabajo considerable en cuanto a materiales de reparación, detección de defectos y evaluación de la vida útil. Esto ayuda a evitar el alto coste de importar piezas nuevas del extranjero para futuras reparaciones.
- Industria de exploración petrolera
En la industria petroquímica, los equipos suelen operar en entornos hostiles, lo que provoca una corrosión y un desgaste severos de las piezas. Componentes grandes y costosos, como portamechas, portamechas no magnéticos, estabilizadores y herramientas de impacto, pueden quedar completamente inservibles. Mediante el revestimiento láser , estas piezas pueden recuperar su rendimiento original y su vida útil se prolonga significativamente.
- Industria de la minería del carbón
En el sector minero del carbón, los componentes de la maquinaria están sometidos a condiciones de trabajo extremas. Las columnas hidráulicas suelen fallar debido a arañazos y al desprendimiento de los recubrimientos, lo que afecta considerablemente su rendimiento y vida útil. Los procesos tradicionales de galvanoplastia generan mucha contaminación, mientras que el revestimiento láser con capas de acero inoxidable para el tratamiento anticorrosión de la superficie es una solución de alta tecnología y respetuosa con el medio ambiente. El revestimiento láser no solo mejora la resistencia a la corrosión de estas piezas, sino que también prolonga su vida útil. Esta tecnología cuenta con el apoyo del gobierno como una alternativa ecológica, reciclable y de alta tecnología a la galvanoplastia.
- Industria de la Energía
En las centrales eléctricas, los rotores de las turbinas sufren desgaste en el cuello del eje a altas velocidades de operación. Además, las palas de las turbinas, especialmente las de las últimas y penúltimas etapas, suelen experimentar cavitación en condiciones prolongadas de alta temperatura. Dado que las turbinas son grandes y difíciles de transportar, se requiere tecnología de reparación láser in situ para lograr reparaciones altamente confiables. Con el rápido desarrollo de la energía nuclear en China, existe una creciente demanda de producción local de componentes centrales de reactores nucleares que puedan soportar altas temperaturas, corrosión y oxidación. Este es un ámbito donde la tecnología de revestimiento láser tiene un gran potencial.
Desafíos que enfrenta la tecnología de revestimiento láser
Actualmente, en China, la industria del revestimiento láser se enfrenta a diversos desafíos. Si bien las universidades y los laboratorios siguen experimentando con nuevos procesos, existe una falta de plataformas para lograr una validación de aplicaciones real. La lentitud en la actualización de procesos en fábricas y empresas, junto con la falta de apoyo a la investigación de vanguardia, limita considerablemente el desarrollo de esta industria.
El costo es un factor importante que limita la adopción generalizada del revestimiento láser . Los gastos relacionados con equipos, investigación y desarrollo, mano de obra y materiales en polvo contribuyen al alto costo de los productos de revestimiento láser . El alto costo de los equipos de procesamiento láser y los materiales en polvo, junto con la baja eficiencia de producción, dificulta que los fabricantes más pequeños puedan afrontar las inversiones necesarias. Sin embargo, para la producción en masa, la compra de polvo a granel y su uso eficiente pueden reducir el costo total. Los precios relativamente altos de los productos de revestimiento láser , junto con las dudas sobre su rendimiento, dificultan su aceptación en muchas aplicaciones, incluida la sustitución del galvanizado tradicional para piezas como columnas.
Perspectivas futuras de la tecnología de revestimiento láser
La tecnología de revestimiento láser es una tecnología avanzada para la modificación de superficies y el mantenimiento de equipos. Combina la preparación de materiales y el modelado de superficies, constituyendo una tecnología de apoyo fundamental para la remanufactura ecológica. Se alinea con la estrategia nacional de desarrollo sostenible y posee un importante valor teórico y económico.
Varias empresas chinas, como Zhongke Zhongmei Laser , Bisheng Laser , Huirui Laser , Zhongke Yuchen Laser y otras, han desarrollado tecnologías de revestimiento láser y obtenido resultados prometedores en la fase de investigación. Esta tecnología se encuentra en las primeras etapas de su aplicación industrial. Con la investigación continua, el ámbito de aplicación de la tecnología de remanufactura láser se ampliará. China posee activos de equipos por valor de decenas de billones de yuanes, y las pérdidas por tiempo de inactividad o desguace debido al desgaste y la corrosión ascienden a miles de millones anualmente. Esto representa un vasto mercado para la tecnología de remanufactura láser.
Además, el revestimiento láser también es aplicable en industrias como la metalurgia del acero, la automoción, la maquinaria de construcción, la fabricación de moldes y la construcción naval. Con el continuo avance del plan de desarrollo « Hecho en China 2025» , se espera que la tecnología de revestimiento láser sea ampliamente aceptada por los usuarios industriales, generando enormes beneficios económicos.
Conclusión
La tecnología de revestimiento láser es una técnica avanzada de modificación y reparación de superficies que desempeña un papel fundamental en la fabricación y remanufactura de alta tecnología. La investigación y el desarrollo en este campo tienen relevancia tanto teórica como práctica. A medida que la tecnología de revestimiento láser continúa madurando y evolucionando, se convertirá en una solución habitual en diversas industrias, ofreciendo a los fabricantes beneficios sostenibles, rentables y de alto rendimiento.
David Cheung
David Cheung, Director de Tecnología de Revestimiento Láser y Experto en Procesos de Fabricación Avanzada, trabaja en Greenstone como Director de Tecnología de Revestimiento Láser, especializándose en tecnologías avanzadas de ingeniería de superficies, desarrollo de procesos de revestimiento láser, optimización de materiales y aplicaciones de remanufactura industrial. Con una amplia experiencia en tecnologías de fabricación basadas en láser y procesos de mejora de superficies metálicas, David lidera el desarrollo y la optimización de las soluciones de revestimiento láser de Greenstone, incluyendo el revestimiento láser con alimentación de polvo, el revestimiento láser de alta velocidad, el revestimiento de orificios internos, el endurecimiento láser y las tecnologías de reparación integradas. Su experiencia profesional abarca todo el flujo de trabajo técnico, desde el análisis de materiales, el desarrollo de parámetros de proceso, la evaluación del rendimiento del recubrimiento y la validación de la aplicación hasta la implementación industrial. Al combinar los fundamentos del material…