Pelapis laser Teknologi ini melibatkan penempatan bahan kelongsong yang dipilih ke permukaan substrat menggunakan metode pengisi yang berbeda. Melalui penyinaran laser, lapisan tipis permukaan substrat meleleh dan dengan cepat membeku, membentuk lapisan permukaan yang terikat secara metalurgi dengan pengenceran yang sangat rendah. Hal ini secara signifikan meningkatkan sifat permukaan material substrat seperti ketahanan aus, ketahanan korosi, ketahanan panas, ketahanan oksidasi, dan sifat listrik.

Klasifikasi Kelongsong Laser

Berdasarkan jenis bahan yang digunakan dan penggabungannya dengan sinar laser, umumnya kelongsong laser dapat dibagi menjadi: kelongsong laser bubuk koaksial, kelongsong laser bubuk di luar sumbu (juga disebut kelongsong laser bubuk lateral), kelongsong laser berkecepatan tinggi (juga disebut kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi), dan kelongsong laser kawat berkecepatan tinggi.

Pelapis Laser Serbuk Koaksial

Bubuk koaksial kelongsong laser biasanya menggunakan laser serat semikonduktor dan pengumpan bubuk yang diumpankan dengan gas tipe cakram. Kepala kelongsong menggunakan skema titik cahaya melingkar dengan berkas cahaya pusat dan bubuk yang diumpankan di sekelilingnya atau beberapa aliran bubuk. Dengan saluran gas pelindung yang dirancang khusus, bubuk, berkas cahaya, dan gas pelindung menyatu pada satu titik, di mana kolam lelehan terbentuk. Saat kepala kelongsong bergerak relatif terhadap benda kerja, lapisan kelongsong terbentuk di permukaan.

Keuntungan dari Pelapis Laser Serbuk Koaksial:

Kebebasan tinggi dan otomatisasi yang mudah: Kualitas lapisan kelongsong tetap konsisten terlepas dari arah gerakan, membuatnya sangat mudah beradaptasi dengan otomatisasi dengan robot industri atau mesin multi-sumbu.

Perlindungan gas inert yang baik: Kolam lelehan dilindungi oleh gas inert, sehingga meningkatkan stabilitas proses.

Kolam lelehan kecil, pemanasan merata, dan ketahanan retak yang baik: Interaksi yang seragam antara bubuk dan cahaya memastikan kualitas dan daya tahan yang lebih baik dari permukaan yang dilapisi.

Pelapis Laser Serbuk Off-Axis

Juga dikenal sebagai bedak lateral kelongsong laser, metode ini menggunakan semikonduktor atau laser serat dengan pengumpan bubuk yang diumpankan secara gravitasi. Kepala kelongsong menggunakan titik cahaya persegi panjang yang dikombinasikan dengan pengumpanan bubuk lateral. Serbuk paduan dikirim ke permukaan benda kerja dan dilelehkan oleh sinar laser, membentuk kolam cair.

Keuntungan dari Pelapis Laser Serbuk Off-Axis:

Pemanfaatan material yang tinggi: Serbuk diendapkan terlebih dahulu ke permukaan sebelum dilebur oleh laser, sehingga mencapai tingkat pemanfaatan material di atas 95%.

Efisiensi kelongsong yang tinggi: Sinar persegi panjang memungkinkan peningkatan daya laser dan ukuran spot yang lebih besar, sehingga meningkatkan kecepatan kelongsong.

Tidak ada konsumsi gas inert: Metode ini tidak menggunakan gas inert, meskipun memerlukan pertimbangan yang cermat mengenai ketahanan oksidasi bubuk.

Pelapis Laser Berkecepatan Sangat Tinggi

Proses ini menggunakan laser serat berkualitas tinggi dan kepala kelongsong berkecepatan tinggi untuk mencapai kecepatan kelongsong yang sangat tinggi (hingga 200 m/menit). Serbuk dipanaskan terlebih dahulu atau dilelehkan sepenuhnya sebelum memasuki kolam lelehan, yang secara dramatis mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk peleburan bubuk.

Keuntungan dari Pelapis Laser Berkecepatan Sangat Tinggi:

Pemanfaatan energi laser yang tinggi: Sinar laser secara efisien memanaskan bubuk dan benda kerja, meminimalkan kehilangan energi dan memaksimalkan efisiensi kelongsong.

Tingkat pengenceran rendah: Dengan kecepatan kelongsong yang tinggi dan waktu pemaparan kolam lelehan yang singkat, laju pengenceran lapisan kelongsong tetap rendah.

Kekasaran permukaan yang rendah dan ketahanan retak: Proses ini meminimalkan cacat pada lapisan cladding, sehingga memastikan hasil yang berkualitas tinggi.

Pelapis Laser Kawat Berkecepatan Tinggi

Kabel berkecepatan tinggi kelongsong laser menggunakan kawat logam sebagai bahan kelongsong, yang dimasukkan ke dalam sinar laser. Kawat logam dilelehkan untuk membentuk kolam cair, yang mengeras untuk menciptakan lapisan kelongsong.

Keuntungan dari Pelapis Laser Kawat Berkecepatan Tinggi:

Manfaat lingkungan: Penggunaan kawat alih-alih bubuk, menghilangkan percikan dan debu logam, sehingga meningkatkan performa lingkungan.

Pemanfaatan material yang tinggi: Kawat sepenuhnya meleleh, memastikan pemanfaatan material hampir 99%.

Efisiensi kelongsong yang tinggi: Input energi yang terkendali dan kecepatan kelongsong yang cepat menghasilkan efisiensi material yang tinggi.

Dampak Parameter Proses pada Efek Kelongsong

Pelapis laser parameter, termasuk daya laser, diameter titik, kecepatan kelongsong, offset fokus, laju pengumpanan bubuk, kecepatan pemindaian, dan suhu pemanasan awal, secara signifikan memengaruhi laju pengenceran lapisan kelongsong, pembentukan retakan, kekasaran permukaan, dan kerapatan keseluruhan bagian kelongsong. Pengaturan parameter yang tidak tepat dapat menyebabkan ikatan metalurgi yang buruk antara kelongsong dan substrat, sehingga menghambat pembentukan saluran multi-lapisan.

Parameter proses utama meliputi:

Kekuatan Laser: Hal ini menentukan volume cairan substrat. Peningkatan daya menyebabkan kelongsong yang lebih dalam tetapi juga meningkatkan kemungkinan porositas. Namun, daya yang lebih tinggi dapat mengurangi retakan dan porositas dengan meningkatkan pemadatan dinamis selama fase pendinginan.

Diameter Titik: Diameter titik laser memengaruhi lebar lapisan kelongsong. Meskipun ukuran titik kecil memberikan kualitas yang lebih baik, namun titik yang besar lebih baik untuk mencakup area yang lebih luas.

Kecepatan Cladding: Kecepatan kelongsong memengaruhi seberapa baik bubuk paduan meleleh. Jika terlalu tinggi, bubuk tidak akan meleleh sepenuhnya; jika terlalu rendah, kolam akan menjadi terlalu panas, yang menyebabkan hilangnya material.

Fitur Teknologi Pembentukan Permukaan Kelongsong Laser

Kecepatan pendinginan yang cepat dan pemadatan yang cepat.

Deformasi termal yang rendah, dengan tingkat pengenceran yang rendah dan ikatan metalurgi yang sangat baik antara lapisan dan substrat.

Pilihan bahan yang luas: Berbahan dasar besi, berbahan dasar nikel, berbahan dasar tembaga, berbahan dasar titanium, dan banyak lagi.

Kontrol ketebalan yang tepat: Ketebalan kelongsong berkisar antara 0,2 mm hingga 2 mm, ideal untuk restorasi bagian yang aus.

Presisi pemrosesan yang tinggi, cocok untuk area yang kecil atau sulit diproses.

Integrasi otomatisasi yang mudah.

Sistem Bahan Kelongsong Laser

Pemilihan bahan kelongsong sangat penting untuk mencapai kualitas dan sifat permukaan yang diinginkan. Biasanya, pemilihan bahan yang tepat tergantung pada sifat fisik dan kimia substrat, dan bahan kelongsong harus dipilih dengan tepat.

Sistem Material:

Bubuk Paduan Sekering Sendiri: Ini termasuk bubuk berbasis besi, berbasis nikel, dan berbasis kobalt dan paling sering digunakan dalam kelongsong laser. Mereka menawarkan ketahanan korosi dan oksidasi yang sangat baik.

Bubuk Komposit: Ini menggabungkan keramik dengan titik leleh tinggi seperti karbida, nitrida, dan borida dengan logam, membentuk serbuk yang ideal untuk menghasilkan lapisan tahan aus.

Bubuk Keramik: Termasuk keramik berbasis oksida, seperti aluminium oksida dan zirkonium oksida, yang umumnya digunakan untuk memproduksi lapisan tahan panas.

Bubuk Paduan Lainnya: Berbasis tembaga, berbasis titanium, berbasis aluminium, dan serbuk paduan khusus lainnya juga digunakan, tergantung pada persyaratan aplikasi.

Kesimpulan

Pelapis laser Teknologi ini banyak digunakan dalam industri seperti kedirgantaraan, otomotif, petrokimia, metalurgi, dan transportasi kereta api untuk memperbaiki dan meningkatkan komponen penting. Dengan memberikan solusi yang hemat biaya untuk memperbaiki komponen yang rusak, kelongsong laser mengurangi biaya, meningkatkan efisiensi, dan meningkatkan performa. Dengan kemajuan dalam laser berdaya tinggi dan mengurangi biaya produksi, kelongsong laser menjadi topik hangat dalam penelitian akademis dan industri.