A tecnologia de revestimento a laser, um método sofisticado de engenharia de superfícies, utiliza lasers de alta energia para fundir simultaneamente o pó metálico e a superfície do substrato, formando revestimentos de liga metalurgicamente ligados após rápida solidificação. Este processo avançado de revestimento a laser confere excelente resistência à corrosão, ao desgaste e a altas temperaturas às superfícies das peças, tornando-o amplamente adotado em diversas aplicações industriais.

Em aplicações práticas de revestimento a laser, a maioria dos usuários industriais busca obter revestimentos com alta planicidade. Quanto mais plana a superfície, menor a necessidade de polimento posterior, o que economiza pó metálico e reduz significativamente os custos de produção. Notavelmente, a planicidade do revestimento a laser é influenciada principalmente por três fatores: a planicidade de uma única passada de revestimento, a espessura de uma única passada e a taxa de sobreposição entre passadas de revestimento adjacentes.

Impacto do formato do ponto na qualidade do revestimento a laser

Durante o processo de revestimento a laser, a tensão superficial e a molhabilidade do metal fundido interagem, resultando em perfis de trilha de fusão distintos, dependendo do formato do ponto do laser. Ao usar pontos circulares pequenos (3 mm a 5 mm) para revestimento a laser, a superfície da trilha de fusão geralmente forma uma forma convexa em vez da superfície plana desejada. Por outro lado, ao usar pontos retangulares maiores (10 mm a 30 mm), fatores como a uniformidade da alimentação de pó e a uniformidade da intensidade do ponto impedem que a camada de revestimento atinja a planicidade ideal.

O papel crucial da taxa de sobreposição no revestimento a laser

Na deposição a laser, as trilhas de fusão adjacentes devem se sobrepor até certo ponto, um parâmetro crucial para a planicidade do revestimento final. A taxa de sobreposição (R) é calculada como:
R = D/W × 100%
Onde D é a largura da sobreposição e W é a largura do revestimento de passagem única. Se um tamanho de degrau d é utilizada (a distância que o laser percorre após cada passagem), a taxa de sobreposição pode ser expressa como:
R = (Wd)/W × 100%

Pela fórmula, fica claro que quanto menor o tamanho do passo, maior a taxa de sobreposição, o que significa que as trilhas de fusão se sobreporão mais. No caso de revestimento a laser com ponto retangular, a taxa de sobreposição normalmente fica abaixo de 50%. Uma alta taxa de sobreposição pode impactar negativamente a eficiência do revestimento, enquanto uma taxa inferior a 50% causará flutuações na espessura do revestimento.

Comparação de desempenho de tamanhos de ponto circular versus retangular em revestimento a laser

Vamos supor que a espessura do revestimento por passe seja de 1 mm. No processo com pontos retangulares, a parte mais fina do revestimento tem cerca de 1 mm, enquanto a parte mais espessa pode teoricamente atingir 2 mm (ligeiramente menos na prática). Portanto, pontos retangulares longos podem ter dificuldade em atender aos altos requisitos de planicidade para revestimentos.

Em contrapartida, o processo de revestimento a laser utilizando pontos circulares de 3 a 5 mm apresenta uma vantagem significativa. O princípio subjacente é diferente do dos pontos retangulares: os pontos retangulares normalmente atingem a espessura de revestimento necessária através de uma única camada (ou, no máximo, duas), enquanto a espessura de revestimento a laser com pontos circulares de 3 a 5 mm é alcançada através de múltiplas camadas sobrepostas.

Por exemplo, usando um ponto circular de 5 mm com um espaçamento de 1 mm (taxa de sobreposição de 80%), para obter um revestimento de 1 mm de espessura, serão necessárias cinco camadas de trilhas de fusão de 0.2 mm de espessura. Essa característica de empilhamento multicamadas é uma diferença fundamental entre o revestimento a laser com ponto circular pequeno e o revestimento a laser com ponto retangular.

Eficácia prática do revestimento a laser de alta velocidade

Ao adotar o processo de revestimento a laser com pontos circulares de 3 a 5 mm, é possível alcançar uma planicidade excepcionalmente alta (abaixo de 10 mícrons). A Figura 2 mostra os resultados do teste de planicidade dos revestimentos produzidos pela Zhongke Zhongmei usando pontos circulares de 3 a 5 mm, onde a planicidade atingiu um excelente nível de Ra5-6 μm.

Conclusão: Otimizando a seleção de pontos para o processo de revestimento a laser

Com base na análise acima, podemos chegar a uma conclusão clara: em aplicações de revestimento a laser que exigem alta planicidade, o formato e o tamanho do ponto do laser são parâmetros críticos do processo. O processo de revestimento a laser com ponto circular de 3 a 5 mm atinge a espessura de revestimento necessária por meio de altas taxas de sobreposição e empilhamento de múltiplas camadas, tornando-se a melhor opção para revestimentos de alta planicidade. Para aplicações de revestimento a laser focadas na qualidade do revestimento e nos custos de processamento subsequentes, os pontos circulares são, sem dúvida, a opção superior.

Em projetos específicos de revestimento a laser, os engenheiros devem escolher o tipo de ponto e os parâmetros do processo com base em fatores como requisitos da peça, eficiência da produção e considerações econômicas para garantir que a qualidade do revestimento a laser atinja seu estado ideal.