I deflettori degli stampi in vetro e altri piccoli componenti di precisione degli stampi sono ripetutamente esposti al vetro caldo, a cicli termici e a contatti meccanici durante le operazioni di formatura del vetro. Nel tempo, le loro superfici di lavoro possono sviluppare usura localizzata, deterioramento dei bordi, perdita dimensionale e danni termici.

Poiché questi componenti richiedono una geometria e una condizione superficiale precise, anche perdite di materiale relativamente piccole possono influire sulla consistenza del processo di formatura e sulla durata del componente.

La placcatura laser offre un metodo preciso per ricostruire le aree usurate, riducendo al minimo l'apporto di calore non necessario al corpo dello stampo rimanente.

Danni tipici sui deflettori degli stampi in vetro

I deflettori sono esposti a ripetuti contatti con vetro ad alta temperatura e a cicli di produzione continui. I deterioramenti più comuni includono:

• Usura della superficie di lavoro
• Perdita di materiale sui bordi e sugli angoli
• Danni superficiali localizzati
• Fatica termica
• Ossidazione e degradazione superficiale
• Deviazione dimensionale dopo un utilizzo prolungato

In molti casi, non è necessario sostituire l'intero componente. Il danno è concentrato su una superficie funzionale relativamente piccola.

Ciò rende il componente particolarmente adatto alla riparazione localizzata di rivestimenti laser.

Come il rivestimento laser ripristina il deflettore

Durante la riparazione, il componente usurato viene posizionato su un sistema di movimento rotatorio controllato o a controllo numerico (CNC). La polvere metallica viene erogata in un bagno di fusione generato da un laser mentre il pezzo in lavorazione ruota sotto la testa di lavorazione.

Il processo di riparazione in genere segue queste fasi:

Valutazione del danno → preparazione della superficie → rivestimento laser → ricostruzione dimensionale → lavorazione/rettifica → finitura → ispezione

Il materiale viene depositato solo dove è necessario un volume aggiuntivo.

Per deflettori circolari e componenti simili, la rotazione coordinata consente di depositare uno strato continuo di rivestimento attorno alla superficie usurata. È possibile applicare più strati o tracce quando è necessario uno spessore di ricostruzione maggiore.

Ripristino dimensionale di precisione

Lo scopo della riparazione della muffa non è semplicemente quello di ricoprire la superficie danneggiata con un altro materiale.

Lo strato depositato deve fornire materiale sufficiente per le successive lavorazioni, mantenendo al contempo un apporto termico controllato e un'adesione affidabile al substrato.

Le variabili di processo importanti includono:

• potenza del laser
• Dimensioni del raggio
• Velocità di spostamento o di rotazione
• Tasso di alimentazione della polvere
• Sovrapposizione delle tracce
• spessore dello strato
• Gas di protezione
• Linea di rivestimento

Questi parametri vengono regolati in base al materiale di base, alla geometria del componente, alla profondità del danno e alla lega di rivestimento selezionata.

Dopo la deposizione, l'area riparata può essere lavorata meccanicamente per riportarla alle dimensioni e alla condizione superficiale desiderate.

Perché l'apporto di calore è importante

I piccoli componenti degli stampi in vetro possono essere sensibili a un eccessivo apporto termico.

I metodi di riparazione convenzionali con una zona termicamente alterata relativamente ampia possono aumentare il rischio di deformazione o introdurre stress termico non necessario nel componente.

La saldatura laser concentra l'energia in un'area di lavorazione relativamente piccola. Se il processo è controllato correttamente, ciò consente di aggiungere materiale limitando al contempo l'influenza termica sulle zone circostanti.

Questa caratteristica è particolarmente utile per piccoli inserti di stampi, deflettori e altri componenti che richiedono un ripristino dimensionale localizzato.

Selezione dei materiali per la riparazione di stampi in vetro

Il materiale di rivestimento deve essere scelto in base al substrato dello stampo e alle effettive condizioni di esercizio, piuttosto che basandosi unicamente sulla durezza.

A seconda dell'applicazione, la lega depositata potrebbe dover fornire una combinazione di:

resistenza all'usura, stabilità termica, resistenza all'ossidazione, tenacità, compatibilità metallurgica e lavorabilità.

La capacità di lavorare o rifinire lo strato depositato è particolarmente importante perché la placcatura laser è normalmente seguita da una finitura di precisione.

Una lega eccessivamente dura o incompatibile può creare difficoltà durante la lavorazione o aumentare il rischio di fessurazioni. La scelta del materiale deve pertanto essere considerata congiuntamente all'intero processo di riparazione.

Riparazione dei bordi e delle aree usurate localmente

Un importante vantaggio del rivestimento laser è la possibilità di ricostruire aree specifiche anziché depositare materiale sull'intero componente.

Nel caso di un deflettore usurato, il materiale può essere concentrato sulla superficie o sul perimetro danneggiati. Per altri componenti dello stampo in vetro, il processo può essere mirato a bordi, spalle, scanalature o altre aree localizzate.

Questo approccio selettivo riduce il consumo superfluo di materiale e le lavorazioni successive.

Ciò rende la placcatura laser particolarmente adatta per componenti di stampi di alto valore, dove la maggior parte del componente originale rimane utilizzabile.

Dalla deposizione laser al componente finito

La riparazione completa di uno stampo non si conclude con la fine della deposizione laser.

Il componente rivestito viene normalmente sottoposto a successive lavorazioni meccaniche, rettifica o lucidatura per rimuovere il materiale in eccesso e ripristinare la geometria specificata.

È quindi necessario un controllo dimensionale per confermare che la superficie di lavoro riparata soddisfi le tolleranze richieste.

Un flusso di lavoro di riparazione pratico prevede quindi:

Rivestimento laser + controllo di precisione del movimento + post-lavorazione + controllo dimensionale

piuttosto che trattare la deposizione laser come un processo isolato.

Applicazioni che vanno oltre i deflettori per stampi in vetro

Lo stesso principio di riparazione può essere esteso ad altri componenti localizzati degli stampi in vetro, tra cui:

• Baffles
• Inserti per stampi
• Anelli al collo
• Piastre di base
• stantuffi
• Piccoli nuclei di stampo
• Bordi e spalle
• Altri componenti di formatura usurati

La strategia di riparazione effettiva dipende dalla geometria del componente, dal materiale del substrato, dal meccanismo di danneggiamento e dalle dimensioni finali richieste.

Soluzioni di rivestimento laser GREENSTONE per la riparazione di stampi in vetro

GREENSTONE offre soluzioni e attrezzature per processi di rivestimento laser, destinati alla riparazione di stampi in vetro, al rinforzo delle superfici e alla rigenerazione industriale.

Per componenti di stampi di piccole dimensioni e a simmetria rotazionale, come ad esempio i deflettori, il sistema può combinare un movimento rotatorio controllato, una lavorazione laser di precisione e l'alimentazione di polveri per ottenere una deposizione circonferenziale stabile.

Per geometrie di stampi più grandi o più complesse, è possibile utilizzare configurazioni CNC multiasse o robotizzate a seconda del percorso di lavorazione richiesto.

Anziché selezionare l'attrezzatura basandosi unicamente sulla potenza del laser, la soluzione completa dovrebbe essere determinata in base al pezzo da lavorare e all'obiettivo della riparazione.

Per la valutazione del processo, fornire il disegno o le fotografie del componente, il materiale di base, la posizione del danno, la profondità della riparazione, le dimensioni finali richieste e le prestazioni superficiali previste . Questi parametri possono quindi essere utilizzati per determinare il materiale di rivestimento appropriato, la strategia di deposizione e la configurazione dell'attrezzatura.