Suurnopeuslaserpinnoitus edistyneenä pintakäsittelytekniikkana tarjoaa merkittäviä etuja materiaalien ominaisuuksien parantamisessa ja vaurioituneiden komponenttien korjaamisessa. Prosessiparametrien monimutkaisuuden ja muuttuvien ympäristötekijöiden vuoksi suurnopeuslaserpinnoituksessa voi kuitenkin esiintyä erilaisia ​​laatuongelmia käytännön sovelluksissa. Tässä artikkelissa tarkastellaan systemaattisesti suurnopeuslaserpinnoituksessa yleisiä ongelmia ja syitä ja tarjotaan näkemyksiä prosessin optimointiin.

1. Pinnoitteen liimautuminen ja metallurgiset viat

Suurnopeuksisessa laserpinnoituksessa pinnoitteen ja alustan välisen sidoksen laatu vaikuttaa suoraan suorituskykyyn. Seuraavat ovat tyypillisiä sidokseen liittyviä vikoja:

1.1 Kuorinta

Kuorinta tarkoittaa pinnoitteen irtoamista alustan pinnasta. Ensisijainen syy on se, että alusta ei muodostanut tehokasta sulaa allasta, mikä johtaa heikkoon metallurgiseen sitoutumiseen jauheen ja alustan välillä. Nopeassa laserpinnoituksessa pieni teho, liiallinen jauhe ja suuri skannausnopeus voivat estää sulaaltaan muodostumisen. Lisäksi työkappaleen pinnan epäpuhtaudet, kuten öljy tai galvanoidut kerrokset, voivat myös estää asianmukaisen sitoutumisen.

1.2 Halkeamat

Halkeamat ovat yleisiä vikoja suurnopeuslaserpinnoitteissa, ja ne liittyvät usein lämpöjännitysten keskittymiseen ja materiaalin epäsuhtaan. Halkeamia esiintyy todennäköisemmin, kun alustalla on korkea kovuus (esim. sammutuksen tai hiiletyksen jälkeen), väsymiskerroksia tai kun jauheella on korkea kovuus ja suuret kutistumisnopeudet. Halkeiluherkkyys on erityisen korkea käytettäessä nikkelipohjaisia ​​jauheita tai monikerroksisessa laserpinnoitteessa.

1.3 Huokoisuus

Huokoisuus vähentää merkittävästi pinnoitteen tiheyttä ja korroosionkestävyyttä. Suurnopeuksisessa laserpinnoituksessa huokoisuuden syyt ovat moninaiset, mukaan lukien alustan ruoste tai öljy, jauheen epäpuhtaudet tai kosteus, epävakaa jauheen virtaus, liiallinen jauhe, riittämätön teho tai suuri skannausnopeus.

2. Pinnoitteen pinnan laatu ja morfologiset kysymykset

2.1 Liiallinen kelluva jauhe ja metallisen kiillon puute

Tämä ongelma vaikuttaa merkittävästi pinnanlaatuun suurnopeuksisen laserpinnoituksen jälkeen. Se voi johtua liiallisesta jauheesta, alhaisesta tehosta, suuresta skannausnopeudesta, suuresta suuttimen korkeudesta, pienestä laserpisteen koosta tai optisten linssien likaantumisesta, mikä aiheuttaa jauheen epätäydellisen sulamisen ja huonon kostutuksen.

2.2 Kuoppautuminen hiomisen jälkeen

Pistekorroosio johtuu tyypillisesti jauheen epätäydellisestä tai riittämättömästä sulamisesta. Tämä ongelma on yleinen prosesseissa, joissa käytetään vähän tehoa, liikaa jauhetta tai suuri skannausnopeus. Nämä ovat tyypillisiä ilmentymiä huonosta jauheen ja energian yhteensovituksesta suurnopeuslaserpinnoituksessa.

2.3 Pinnoitteen vinot rypyt

Nämä morfologiset viat liittyvät yleensä ylikuumentuneeseen sulaaltaaseen ja esiintyvät todennäköisemmin, kun teho on liian korkea, sulaaltaan lämpötila on liian korkea tai jauhe on liikaa nesteytynyttä. Tämä voi vaikuttaa suurnopeuksisen laserpinnoitetun osan ulkonäköön ja mittatarkkuuteen.

3. Jauheen syöttö ja prosessin vakauskysymykset

3.1 Jauheen tarttuminen suuttimeen

Jauheen tarttuminen suuttimeen voi häiritä jauheen virtausta ja vaikuttaa suurnopeuksisen laserpinnoituksen vakauteen. Syitä ovat liiallinen jauheen purkautuminen, kohonnut suuttimen lämpötila, lyhyt suuttimen työskentelyetäisyys tai karheat tai likaiset suutinpinnat. Pinnoittimen pään asianmukainen siirto voi auttaa lieventämään tätä ongelmaa.

3.2 Jauheen tukkeutuminen

Jauheen tukkeutuminen keskeyttää suoraan nopean laserpinnoitusprosessin. Yleisiä syitä ovat tarttuneen jauheen viivästynyt puhdistuminen, jauheen heikko virtaus, jauheen kosteus tai epäpuhtaudet sekä epätasainen jauheen jakautuminen monisyöttöjärjestelmissä.

3.3 ”Suhina” verhoilun aikana

Epänormaali melu pinnoitusprosessin aikana viittaa usein prosessissa olevaan ongelmaan. Sen voi aiheuttaa jauheen kontaminaatio, kosteus tai likaiset alustat. Suuri tehotiheys voi johtaa metallin höyrystymiseen sulaaltaassa, mikä aiheuttaa melua ja vaikuttaa laserpinnoitteen korroosionkestävyyteen.

3.4 Kipinöiden roiskuminen verhouksen aikana

Voimakas kipinöintiroiske voi vaarantaa prosessiturvallisuuden ja pinnoitteen laadun. Tyypillisesti sitä tapahtuu, kun skannausnopeus on liian suuri, tehotiheys on liian suuri, teho ja jauheen syöttö eivät sovi yhteen tai kaasun virtaus on liian suuri, mikä edustaa liiallista energiansyöttöä suurnopeuksisessa laserpinnoitusprosessissa.

3.5 Epävakaa jauhevirtaus johtaa epätasaiseen pinnoitteeseen

Vakaa jauheen virtaus on välttämätöntä tasaisen ja nopean laserpinnoitteen saavuttamiseksi. Jauheen virtauksen epävakaus johtuu usein kuluneista kaapimista, tukkeutuneista jauheen syöttökanavista, riittämättömästä kaasun virtauksesta, huonoista jauheen syöttölaitteen tiivisteistä tai ilmavuodoista jauheen syöttöputkissa.

3.6 Verhouksen tehokkuuden heikkeneminen (ohuempi pinnoite)

Tehokkuuden heikkeneminen merkitsee järjestelmän kunnon heikkenemistä. Mahdollisia syitä ovat suojalinssien likaantuminen, kuluneet kaapimet, sopimaton työskentelyetäisyys, kuluneet jauhereiät, jotka aiheuttavat karkeampaa jauhevirtausta, tai laserin tehon heikkeneminen.

4. Päätelmä

Nopea laserpinnoitus on teknologia, joka vaatii prosessiparametrien tarkkaa hallintaa. Edellä mainittujen ongelmien esiintyminen liittyy usein läheisesti parametrien yhteensovittamiseen, laitteiden tilaan ja materiaalinhallintaan. Näiden vikojen syiden systemaattinen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää korkealaatuisen nopean laserpinnoituksen saavuttamiseksi ja sen sovellusten laajentamiseksi. Jatkuvasti optimoimalla prosessia ja parantamalla prosessinvalvontaa voidaan parantaa tehokkaasti nopean laserpinnoituksen vakautta ja saantoa.