En 1974, Gnanamuthu de ACVO EVERETT RES LAB INC en los Estados Unidos presentó el primero Patente de revestimiento láser (US3952180A), que marcó el comienzo de la investigación fundamental sobre la tecnología de revestimiento láser. Sin embargo, debido a las limitaciones de la tecnología láser, el desarrollo industrial del revestimiento láser fue lento durante mucho tiempo. No fue hasta el siglo XXI, con la madurez de la tecnología láser de alta potencia, que la industrialización de revestimiento láser La tecnología comenzó a acelerarse.

La tecnología de revestimiento láser ofrece numerosas ventajas, como baja dilución, mínima entrada de calor y versatilidad de materiales. Con el tiempo, varios tipos de revestimiento láser Se han desarrollado tecnologías, ampliamente aplicadas en campos como la fabricación aditiva, la remanufactura y la ingeniería de superficies. Los tipos comunes de revestimiento láser Las tecnologías se pueden clasificar según el tipo de material y la forma de acoplamiento del haz láser y el material. Estas incluyen: revestimiento láser de polvo coaxial, Revestimiento láser de polvo fuera del eje (también conocido como revestimiento láser con alimentación lateral de polvo), revestimiento láser de alta velocidad (también conocido como revestimiento láser de ultra alta velocidad), y Revestimiento láser de alambre de alta velocidad.

Revestimiento láser de polvo coaxial

Revestimiento láser de polvo coaxial Generalmente, utiliza un láser de fibra semiconductora y un alimentador de polvo neumático de tipo disco. El cabezal de revestimiento emplea un punto de luz circular con una salida central, donde el polvo se suministra alrededor del haz láser o en múltiples flujos. Un canal de gas protector especial garantiza que el flujo de polvo, el haz láser y el flujo de gas converjan en un único punto. Esto forma un baño de fusión en el foco, y a medida que el cabezal de revestimiento se desplaza con respecto a la pieza de trabajo, se forma la capa de revestimiento en la superficie.

Ventajas del revestimiento láser de polvo coaxial:

• Gran libertad, automatización sencilla: Dado que el revestimiento se puede realizar en cualquier dirección, es fácil automatizar el proceso. El cabezal de revestimiento puede moverse libremente sobre cualquier parte de la pieza de trabajo, lo que permite el revestimiento de superficies de piezas con formas complejas. Cuando se utiliza como cabezal de impresión 3D, revestimiento láser de polvo coaxial puede realizar Impresión láser 3D.
• Protección con gas inerte para el baño de fusiónEl polvo se transporta mediante gas y se protege con gas inerte, lo que minimiza la oxidación. El proceso de recubrimiento en atmósfera inerte controlada garantiza un recubrimiento de mayor calidad con menor cantidad de óxidos.
• Piscina de material fundido pequeña, calentamiento uniforme, buena resistencia al agrietamiento.: Los revestimiento láser de polvo coaxial Este proceso garantiza un calentamiento uniforme del polvo, lo que resulta en una piscina de fusión más pequeña. Esto hace que la capa de revestimiento sea resistente al agrietamiento, incluso al trabajar con materiales duros como el carburo de tungsteno.

Aplicaciones: Revestimiento láser de polvo coaxial Se utiliza comúnmente para piezas de precisión como ejes, engranajes, carcasas y componentes de formas complejas para la modificación de superficies y la remanufactura aditiva. En metal impresión 3DSe utiliza con frecuencia para el conformado de piezas casi definitivas y la preparación de materiales con gradiente.

Revestimiento láser de polvo fuera del eje

Revestimiento láser de polvo fuera del eje El proceso de revestimiento láser (también conocido como revestimiento láser con alimentación lateral de polvo) suele emplear un láser semiconductor de salida directa o un láser de fibra semiconductor con un alimentador de polvo por gravedad. El cabezal de revestimiento utiliza un punto de luz rectangular con alimentación lateral de polvo de banda ancha. Durante el proceso, el polvo de aleación se deposita sobre la superficie de la pieza, donde el haz láser lo escanea para formar un baño de fusión que, al enfriarse, crea la capa de revestimiento.

Ventajas del revestimiento láser de polvo fuera del eje:

• Alta utilización de materiales: Comparado con revestimiento láser de polvo coaxial, la utilización del material de Revestimiento láser de polvo fuera del eje Puede alcanzar más del 95%. El polvo se coloca previamente sobre la pieza de trabajo y el rayo láser lo funde sin desperdiciar polvo, como suele ocurrir en los métodos de alimentación coaxial.
• Mayor eficiencia del revestimientoMediante el uso de un punto de luz rectangular, este método aumenta la eficiencia del revestimiento. Con mayor potencia láser y mayor anchura del punto, se pueden lograr anchos de revestimiento de hasta 30 mm, con una eficiencia de revestimiento de hasta 1 m/h o 12 kg/h.
• Sin consumo de gas inerte: Revestimiento láser de polvo fuera del eje Utiliza alimentación de polvo por gravedad y no requiere gas inerte, lo que permite ahorrar en costes de material. Sin embargo, esta técnica sí requiere aire comprimido y puede no ser tan eficaz para materiales propensos a la oxidación.

Aplicaciones: Esta técnica se aplica normalmente en piezas más grandes y sencillas, como cilindros hidráulicos, rodillos y otras piezas de gran tamaño, en procesos de revestimiento de superficies y remanufactura aditiva.

Revestimiento láser de ultra alta velocidad

Desarrollado por el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (Fraunhofer ILT) en Alemania, revestimiento láser de ultra alta velocidad es una tecnología revolucionaria que se ha promovido en China desde 2017. Esta tecnología utiliza láseres de fibra de alta calidad y cabezales de revestimiento láser de alta velocidad diseñados con precisión, junto con sistemas de movimiento de alta velocidad. El haz láser y el flujo de polvo están acoplados con precisión, lo que permite que el polvo se funda antes de entrar en el baño fundido, lo que resulta en velocidades de revestimiento significativamente más rápidas, hasta 200 metros por minuto, en comparación con las velocidades tradicionales de 2 metros por minuto.

Ventajas del revestimiento láser de ultra alta velocidad:

• Alta eficiencia en la utilización de la energía láserEl diseño del haz láser, el flujo de polvo y el acoplamiento de gas inerte reducen significativamente las pérdidas por reflexión y dispersión, mejorando la eficiencia energética. Mientras que los sistemas tradicionales... revestimiento láser Las tecnologías como los métodos coaxiales y fuera de eje tienen tasas de utilización de energía de alrededor del 35%, revestimiento láser de ultra alta velocidad Logra tasas de utilización de energía de aproximadamente el 65%.
• Alta eficiencia del revestimiento: Debido a su mayor eficiencia energética, revestimiento láser de ultra alta velocidad Esto permite velocidades de revestimiento extremadamente altas y capas delgadas, lo que resulta en una eficiencia de revestimiento muy alta (hasta 0.7 m/s o más).
• Baja tasa de diluciónEl breve tiempo de permanencia del baño de fusión, debido a la alta velocidad de escaneo, da como resultado una baja tasa de dilución, lo que garantiza la calidad de la capa de revestimiento.
• Buena rugosidad superficial y resistencia a las grietas.El revestimiento producido mediante esta tecnología presenta una baja rugosidad y una excelente resistencia al agrietamiento.

Aplicaciones: Revestimiento láser de ultra alta velocidad Es ideal para el revestimiento de alto rendimiento de piezas grandes y para aquellas que requieren una dilución mínima, como por ejemplo para la protección de superficies en piezas nuevas o recubrimientos de alto rendimiento para componentes existentes.

Revestimiento láser de alambre de alta velocidad

El Revestimiento láser de alambre de alta velocidad Esta tecnología es una técnica de revestimiento láser de última generación desarrollada para satisfacer las demandas del mercado en cuanto a fabricación ecológica, de alta eficiencia y alta calidad. La tecnología utiliza sistemas de alimentación de alambre de alta precisión con láseres de fibra para realizar el revestimiento con alambre metálico como material de alimentación.

Ventajas del revestimiento láser de hilo de alta velocidad:

• Ecológico : A diferencia del revestimiento láser tradicional basado en polvo, Revestimiento láser de alambre de alta velocidad No genera polvo, humos ni residuos de polvo metálico, lo que lo hace más respetuoso con el medio ambiente.
• Alta utilización de materialesEl alambre metálico se funde por completo y forma la capa de revestimiento sin derrames ni desperdicios, logrando tasas de utilización del material de hasta el 99%.
• Alta eficiencia del revestimientoGracias al precalentamiento del alambre, la energía y el tiempo necesarios para fundir el material se reducen significativamente, lo que resulta en una mayor eficiencia de revestimiento en comparación con el revestimiento láser de polvo tradicional.
• Bajo aporte de calor, mínima deformaciónEste método requiere menos energía y genera menos calor, minimizando así la deformación de la pieza. Esta tecnología es ideal para componentes delicados, como piezas de paredes delgadas o alargadas.

Aplicaciones: Revestimiento láser de alambre de alta velocidad Se utiliza ampliamente para la protección de superficies, la remanufactura aditiva y el revestimiento de piezas propensas a la deformación, como ejes largos o componentes de paredes delgadas.

Conclusión

La evolución de los revestimiento láser Las tecnologías, desde los métodos tradicionales hasta los de ultra alta velocidad, han mejorado significativamente las capacidades de fabricación industrial. Estos avances en revestimiento láser Ofrecen un alto aprovechamiento de los materiales, una mayor eficiencia y procesos respetuosos con el medio ambiente, lo que los hace ideales para diversas aplicaciones en industrias como la aeroespacial, la automotriz y la de maquinaria pesada.

revestimiento láser La tecnología continúa evolucionando y desempeñará un papel cada vez más crucial en el desarrollo de la fabricación avanzada, ofreciendo importantes beneficios económicos y ambientales. A medida que se generalice su adopción, revolucionará la forma en que las industrias abordan el tratamiento de superficies y la fabricación aditiva, proporcionando una poderosa herramienta para las necesidades de la fabricación moderna.