1. Pengantar Teknologi Pelapisan Laser

Teknologi pelapisan laser menawarkan keunggulan signifikan dibandingkan teknik rekayasa permukaan lainnya, termasuk jangkauan aplikasinya yang luas, kemampuan adaptasi proses yang kuat, dan fleksibilitas pemrosesan yang tinggi. Pelapisan laser dapat digunakan untuk membuat lapisan paduan dengan fungsi spesifik seperti ketahanan aus, ketahanan korosi, dan ketahanan oksidasi pada permukaan komponen. Lapisan ini membentuk ikatan metalurgi dengan substrat, menciptakan lapisan penguat yang padat dan berkinerja tinggi yang secara substansial meningkatkan masa pakai komponen. Selain itu, ketebalan lapisan pelapisan laser dapat mencapai hingga 10 mm (sebanding dengan pengelasan PTA tetapi dengan kekuatan ikatan yang jauh lebih tinggi). Tidak seperti penyemprotan plasma dan proses lainnya, pelapisan laser memiliki kontrol input termal yang lebih presisi, sehingga menghasilkan deformasi benda kerja yang minimal.

Namun, pelapisan laser adalah proses peleburan dan pembekuan yang cepat, di mana kolam lelehan mengalami fluktuasi suhu yang cepat dalam waktu yang sangat singkat. Hal ini menyebabkan konsentrasi tegangan termal, yang dapat dengan mudah menyebabkan retak pada lapisan. Jenis dan penyebab retak adalah sebagai berikut:

2. Jenis-Jenis Keretakan dan Penyebabnya

1. Retak Dingin (Terbentuk Selama Pendinginan)

Keretakan dingin terutama terjadi selama fase pendinginan proses pelapisan. Hal ini disebabkan oleh tegangan termal yang melebihi kekuatan tarik material akibat gradien suhu antara kolam lelehan dan substrat. Untuk mengatasi masalah ini, langkah-langkah berikut umumnya diterapkan:

• Perlakuan Pemanasan AwalPemanasan awal substrat sebelum pelapisan laser dapat secara efektif mengurangi gradien suhu dan memperlambat laju pendinginan, sehingga mengurangi tegangan termal dan mencegah keretakan. Namun, suhu pemanasan awal harus dikontrol dengan tepat. Jika suhu terlalu tinggi, dapat menyebabkan substrat terlalu panas, pengerasan butiran, atau bahkan deformasi bagian, yang memengaruhi akurasi dimensi.
• Desain Lapisan TransisiDengan menambahkan lapisan transisi perantara yang kompatibel dengan substrat dan lapisan pelapis, tegangan yang disebabkan oleh ketidaksesuaian koefisien ekspansi termal dapat dikurangi, sehingga mengurangi kecenderungan terjadinya keretakan. Meskipun metode ini efektif, namun meningkatkan kompleksitas proses dan biaya produksi.

2. Retak Panas (Terbentuk Selama Pembekuan)

Keretakan panas umumnya terjadi menjelang akhir fase pembekuan kolam lelehan. Penyebab utamanya meliputi:

• Terak dan Inklusi Non-LogamJika bubuk paduan mengandung sejumlah besar komponen non-logam (seperti sulfur, fosfor, atau pengotor dengan titik leleh rendah), komponen-komponen ini mungkin tidak sepenuhnya meleleh atau mengapung keluar dari kolam lelehan. Komponen-komponen tersebut dapat terjebak dalam struktur yang telah mengeras, dan bertindak sebagai sumber keretakan akibat tekanan.
• Ketidaksesuaian Parameter ProsesJika parameter seperti daya laser, kecepatan pemindaian, dan laju pemasukan bubuk tidak diatur dengan benar, kolam lelehan mungkin tidak memiliki cukup waktu untuk bereaksi atau memungkinkan komponen non-logam untuk mengapung keluar. Dalam kasus seperti itu, daya laser harus ditingkatkan secukupnya, atau kecepatan pemindaian harus dikurangi untuk memperpanjang durasi fase cair kolam lelehan. Ini akan membantu memfasilitasi naiknya pengotor dan keluarnya gas, sehingga mengurangi risiko retak panas.

3. Retak Akibat Pemesinan (Terbentuk Selama Pasca-Pemrosesan)

Lapisan pelapis laser juga dapat mengalami keretakan mekanis selama operasi pasca-pemrosesan seperti pembubutan atau penggilingan. Lapisan pelapis sering mengandung fase keras dan rapuh (seperti karbida dan borida), yang, jika dikenai gaya pemotongan berlebihan atau perkakas yang tidak tepat, dapat menyebabkan konsentrasi tegangan lokal, yang mengakibatkan retakan mikro atau bahkan pengelupasan skala makro. Untuk mencegah masalah ini, praktik pemesinan berikut harus dioptimalkan:

• Pilih material alat potong dan sudut geometris yang sesuai.
• Kontrol kedalaman pemotongan dan kecepatan pemakanan.
• Gunakan pelumasan minimal atau metode pendinginan suhu rendah untuk mengurangi suhu dan gaya pemotongan.

3. Ringkasan dan Solusi

Keretakan pada lapisan pelapis laser merupakan hasil dari gabungan efek sifat material, parameter proses, dan kondisi tegangan. Greenstone-Tech merekomendasikan pendekatan komprehensif untuk mengendalikan keretakan selama aplikasi, termasuk:

• Pemilihan Serbuk PaduanMemilih bubuk paduan yang tepat yang sesuai dengan kinerja yang diinginkan dan mengurangi risiko retak.
• Optimasi Parameter Proses: Menyesuaikan parameter seperti daya laser, kecepatan pemindaian, dan laju pemasukan bubuk untuk memastikan lapisan yang konsisten dan berkualitas tinggi.
• Strategi Pemanasan Awal dan Pasca-Perlakuan: Menerapkan pemanasan awal sebelum pelapisan dan proses pasca-perlakuan seperti perlakuan panas untuk mengurangi tegangan internal dan meningkatkan sifat material.
• Koordinasi PemesinanMengoptimalkan operasi pasca-pemrosesan untuk mengurangi tekanan mekanis dan mencegah keretakan.

Dengan mengendalikan faktor-faktor ini secara sistematis, dimungkinkan untuk secara efektif menekan keretakan dan mencapai lapisan pelapis yang lengkap, padat, dan berkinerja tinggi.