Kompleksowy przegląd technologii napawania laserowego do naprawy powierzchni metalowych

30 maja 2020 r.

1. Zasady techniczne i proces

Technologia naprawy metodą napawania laserowego jest zaawansowaną techniką inżynierii powierzchni, która wykorzystuje wiązkę lasera o dużej mocy jako źródło energii. Wiązka laserowa, generowana przez system laserowy i precyzyjnie kontrolowana przez system CNC, jest kierowana na określone obszary podłoża w celu utworzenia stopionej warstwy o grubości mikronów. Podczas tego procesu, samorozpływające się proszki stopowe o określonym składzie (w tym na bazie niklu, kobaltu i żelaza) są wstępnie ustawiane lub dostarczane synchronicznie, umożliwiając równomierne rozprowadzenie materiału stopowego na powierzchni przedmiotu obrabianego w stanie stopionym w celu uzyskania wymaganej grubości.

Główną zaletą tej technologii jest tworzenie wysokiej jakości spoiwa metalurgicznego między warstwą okładziny a podłożem, przy bardzo niskim współczynniku rozcieńczenia. Podczas późniejszego procesu szybkiego krzepnięcia powstaje funkcjonalna warstwa materiału okładzinowego o wyraźnie innych właściwościach niż podłoże, co zasadniczo poprawia charakterystykę powierzchni materiału.

2. Cechy techniczne i wydajność
1. Szybka optymalizacja struktury krzepnięcia

Szybkość chłodzenia sięga 10^6°C/s, Jest to typowy proces szybkiego krzepnięcia. Ta wysoka szybkość chłodzenia umożliwia tworzenie drobnoziarnistych struktur lub faz metastabilnych (takich jak fazy amorficzne), które nie mogą powstać w stanach równowagi.

2. Precyzyjna kontrola łączenia interfejsów

Stopień rozcieńczenia warstwy okładzinowej jest ściśle kontrolowany w celu w ramach 5%, Zapewnia to silne wiązanie metalurgiczne lub dyfuzyjne wiązanie między warstwą okładziny a podłożem. Rezultatem jest wysokiej jakości warstwa okładziny z precyzyjną kontrolą składu i rozcieńczenia.

3. Niski pobór ciepła i minimalne odkształcenia

Proces napawania laserowego o dużej mocy wykorzystuje niską ilość ciepła, tworząc wąską strefę wpływu ciepła. Skutkuje to minimalnym odkształceniem przedmiotu obrabianego, przy czym odkształcenie jest utrzymywane w zakresie tolerancji montażu części.

4. Wysoka elastyczność doboru materiałów

Wybór proszku do procesu napawania jest szeroki i praktycznie nieograniczony, umożliwiając napawanie stopów o wysokiej temperaturze topnienia na metale o niskiej temperaturze topnienia. Technologia ta wspiera projektowanie i stosowanie różnych funkcjonalnie stopniowanych materiałów (FGM), dzięki czemu jest wysoce adaptowalna do różnych potrzeb.

5. Szeroki zakres regulacji parametrów procesu
  • Grubość warstwy okładziny: Może osiągnąć do 20 mm
  • Zakres twardości: Z 18 do 60 HRC

Parametry procesu mogą być elastycznie dostosowywane do konkretnych warunków pracy, zapewniając wszechstronność zastosowań.

6. Wysoki stopień automatyzacji kontroli

Cały proces jest precyzyjnie kontrolowany przez system CNC, a wiązka lasera jest dokładnie pozycjonowana, aby umożliwić napawanie na złożonych strukturach i trudno dostępnych obszarach. Wysoki stopień automatyzacji zapewnia elastyczność i łatwość obsługi oraz dużą kontrolę nad procesem.

3. Wartość aplikacji i korzyści techniczne

Technologia napawania laserowego znacznie poprawia właściwości powierzchni materiałów, umożliwiając tanim podłożom uzyskanie doskonałej odporności na zużycie, korozję i wysoką temperaturę. Może również skutecznie naprawiać defekty powierzchni, takie jak otwory i pęknięcia, przywracając geometrię i funkcjonalność zużytych części, co znacznie wydłuża żywotność komponentów.

Greenstone-Tech, dzięki bogatemu doświadczeniu w technologii napawania laserowego, stale optymalizuje parametry procesu, aby zapewnić kompleksowe rozwiązania w zakresie inżynierii powierzchni. Spełniamy zróżnicowane potrzeby różnych branż w zakresie poprawy wydajności komponentów i regeneracji.

Sheldon Li

Dr Sheldon Li – Główny Inżynier ds. Rozwoju Urządzeń do Produkcji Addytywnej. Dr Sheldon Li jest czołowym inżynierem i liderem technicznym specjalizującym się w badaniach i rozwoju urządzeń do produkcji addytywnej. Jako ekspert z tytułem doktora w dziedzinie metali nieżelaznych, jego dogłębna wiedza na temat właściwości materiałów zapewnia unikalną przewagę w dziedzinie rozwoju urządzeń. Jego specjalizacja koncentruje się na projektowaniu i rozwoju najnowocześniejszych urządzeń do produkcji addytywnej, ze szczególnym uwzględnieniem urządzeń do osadzania specjalistycznych, funkcjonalnych powłok metalowych. Obejmuje to technologie takie jak laserowe osadzanie metali (LMD), natryskiwanie na zimno (Cold Spray) czy fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) w celu tworzenia powłok o wysokiej odporności na zużycie…

Przeczytaj więcej artykułów autorstwa Sheldona Li