La placcatura laser ad alta velocità, in quanto tecnologia avanzata di ingegneria delle superfici, offre vantaggi significativi nel miglioramento delle proprietà dei materiali e nella riparazione di componenti danneggiati. Tuttavia, a causa della complessità dei parametri di processo e dei fattori ambientali variabili, la placcatura laser ad alta velocità può presentare diversi problemi di qualità nelle applicazioni pratiche. Questo articolo esamina sistematicamente i problemi e le cause più comuni nella placcatura laser ad alta velocità, fornendo spunti per l'ottimizzazione del processo.

1. Adesione del rivestimento e difetti metallurgici

Nella placcatura laser ad alta velocità, la qualità dell'adesione tra il rivestimento e il substrato influisce direttamente sulle prestazioni in servizio. Di seguito sono elencati i difetti tipici legati all'adesione:

1.1 Peeling

Il distacco si riferisce al distacco del rivestimento dalla superficie del substrato. La causa principale è la mancata formazione di un bagno di fusione efficace sul substrato, con conseguente scarsa adesione metallurgica tra la polvere e il substrato stesso. Nella placcatura laser ad alta velocità, la bassa potenza, l'eccesso di polvere e l'elevata velocità di scansione possono ostacolare la formazione del bagno di fusione. Inoltre, la presenza di contaminanti come olio o strati galvanici sulla superficie del pezzo può impedire una corretta adesione.

1.2 crepe

Le cricche sono difetti comuni nella placcatura laser ad alta velocità, spesso correlati alla concentrazione di stress termico e alla disomogeneità dei materiali. La probabilità che si verifichino cricche è maggiore quando il substrato presenta un'elevata durezza (ad esempio, dopo tempra o carburazione), strati di fatica o quando la polvere ha un'elevata durezza e un elevato tasso di ritiro. La sensibilità alla formazione di cricche è particolarmente elevata quando si utilizzano polveri a base di nichel o nella placcatura laser multistrato.

1.3 Porosità

La porosità riduce significativamente la densità e la resistenza alla corrosione del rivestimento. Nella placcatura laser ad alta velocità, le cause della porosità sono molteplici e includono ruggine o olio sul substrato, impurità o umidità nella polvere, flusso di polvere instabile, quantità eccessiva di polvere, potenza insufficiente o elevata velocità di scansione.

2. Qualità della superficie del rivestimento e problematiche morfologiche

2.1 Eccessiva presenza di polvere galleggiante e mancanza di lucentezza metallica

Questo problema compromette gravemente la qualità della superficie dopo la placcatura laser ad alta velocità. Può derivare da un eccesso di polvere, bassa potenza, elevata velocità di scansione, elevata altezza dell'ugello, piccole dimensioni del punto laser o contaminazione delle lenti ottiche, che causano una fusione incompleta della polvere e una scarsa bagnabilità.

2.2 Corrosione dopo la rettifica

La formazione di vaiolature è tipicamente causata da una fusione incompleta o insufficiente della polvere. Questo problema è comune nei processi a bassa potenza, con quantità eccessiva di polvere o ad alta velocità di scansione, che sono manifestazioni tipiche di una scarsa corrispondenza tra energia e potenza della polvere nella saldatura laser ad alta velocità.

2.3 Rughe diagonali sul rivestimento

Questi difetti morfologici sono generalmente correlati a un bagno di fusione surriscaldato e si verificano con maggiore probabilità quando la potenza è troppo elevata, la temperatura del bagno di fusione è troppo alta o la polvere è eccessivamente liquefatta. Ciò può influire sull'aspetto e sulla precisione dimensionale del componente rivestito con laser ad alta velocità.

3. Problemi di alimentazione delle polveri e di stabilità del processo

3.1 Adesione della polvere all'ugello

L'adesione della polvere all'ugello può interrompere il flusso della polvere, compromettendo la stabilità del rivestimento laser ad alta velocità. Le cause includono un'eccessiva espulsione di polvere, un aumento della temperatura dell'ugello, una ridotta distanza di lavoro dell'ugello o superfici dell'ugello ruvide o contaminate. Un corretto disallineamento della testa di rivestimento può contribuire a mitigare questo problema.

3.2 Ostruzione da polvere

L'intasamento da polvere interrompe direttamente il processo di rivestimento laser ad alta velocità. Le cause più comuni includono la pulizia ritardata della polvere aderente, la scarsa scorrevolezza della polvere, la presenza di umidità o impurità nella polvere e la distribuzione non uniforme della polvere nei sistemi di alimentazione multipla.

3.3 Rumore di "sibilo" durante il rivestimento

Un rumore anomalo durante il processo di rivestimento spesso indica un problema nel processo stesso. Può essere causato da contaminazione della polvere, umidità o substrati sporchi. Un'elevata densità di potenza può provocare la vaporizzazione del metallo nel bagno di fusione, generando rumore e compromettendo la resistenza alla corrosione del rivestimento laser.

3.4 Schizzi di scintille durante il rivestimento

Un'eccessiva formazione di scintille può compromettere la sicurezza del processo e la qualità del rivestimento. Si verifica tipicamente quando la velocità di scansione è troppo elevata, la densità di potenza è troppo alta, la potenza e l'alimentazione della polvere non sono adeguate o il flusso di gas è eccessivo, rappresentando un apporto energetico eccessivo nel processo di rivestimento laser ad alta velocità.

3.5 Flusso di polvere instabile che porta a una verniciatura non uniforme

Un flusso di polvere stabile è essenziale per ottenere un rivestimento laser ad alta velocità uniforme. L'instabilità del flusso di polvere è spesso causata da raschiatori usurati, canali di alimentazione della polvere ostruiti, flusso di gas insufficiente, guarnizioni del sistema di alimentazione della polvere difettose o perdite d'aria nei tubi di alimentazione della polvere.

3.6 Riduzione dell'efficienza del rivestimento (rivestimento più sottile)

Una riduzione dell'efficienza indica un deterioramento delle condizioni del sistema. Le possibili cause includono la contaminazione delle lenti protettive, l'usura dei raschiatori, una distanza di lavoro non corretta, fori di alimentazione della polvere usurati che causano un flusso di polvere più irregolare o una diminuzione della potenza del laser.

4. CONCLUSIONE

La placcatura laser ad alta velocità è una tecnologia che richiede un controllo preciso dei parametri di processo. Il verificarsi dei problemi sopra menzionati è spesso strettamente correlato alla calibrazione dei parametri, allo stato delle apparecchiature e alla gestione dei materiali. Una comprensione sistematica delle cause di questi difetti è fondamentale per ottenere una placcatura laser ad alta velocità di alta qualità e per ampliarne le applicazioni. Ottimizzando continuamente il processo e rafforzando il monitoraggio, è possibile migliorare efficacemente la stabilità e la resa della placcatura laser ad alta velocità.