Tehnologia de placare cu laser, o metodă sofisticată de inginerie a suprafețelor, utilizează lasere cu energie ridicată pentru a topi simultan pulberea metalică și suprafața substratului, formând, în urma solidificării rapide, acoperiri de aliaj legate metalurgic. Acest proces avansat de placare cu laser conferă suprafețelor pieselor de prelucrat o rezistență excelentă la coroziune, la uzură și la temperaturi ridicate, ceea ce îl face să fie adoptat pe scară largă în diverse aplicații industriale.

În aplicațiile practice de placare cu laser, majoritatea utilizatorilor industriali urmăresc să obțină acoperiri cu o planeitate ridicată. Cu cât suprafața este mai plană, cu atât este necesară mai puțină postpolizare, economisindu-se material de pulbere metalică și reducându-se semnificativ costurile de producție. În special, planeitatea acoperirii cu placare laser este influențată în principal de trei factori: planeitatea unei singure treceri de placare, grosimea unei singure treceri și rata de suprapunere între trecerile de placare adiacente.

Impactul formei spotului asupra calității placării laser

În timpul procesului de placare cu laser, tensiunea superficială și capacitatea de umectare a metalului topit interacționează, ceea ce duce la obținerea unor profiluri de urme de topire foarte diferite în funcție de forma spotului laser. Atunci când se utilizează puncte circulare mici (3 mm-5 mm) pentru placarea cu laser, suprafața urmei de topire formează de obicei o formă convexă, mai degrabă decât suprafața plană dorită. Dimpotrivă, atunci când se utilizează spoturi dreptunghiulare mai mari (10 mm-30 mm), factori precum uniformitatea alimentării cu pulbere și uniformitatea intensității spotului împiedică obținerea unei planeități ideale a stratului unic de placare.

Rolul critic al ratei de suprapunere în placarea cu laser

La placarea cu laser, pistele de topire adiacente trebuie să se suprapună într-o anumită măsură, un parametru esențial pentru planeitatea acoperirii finale. Rata de suprapunere (R) se calculează astfel:
R = D/W × 100%
Unde D este lățimea de suprapunere și W este lățimea placării cu o singură trecere. Dacă o dimensiune a pasului d (distanța la care laserul înaintează după fiecare trecere), rata de suprapunere poate fi exprimată astfel:
R = (W-d)/W × 100%

Din formulă, este clar că, cu cât dimensiunea pasului este mai mică, cu atât rata de suprapunere este mai mare, ceea ce înseamnă că urmele de topire se vor suprapune mai mult. În cazul placării cu laser cu punct dreptunghiular, rata de suprapunere este de obicei sub 50%. O rată de suprapunere ridicată poate avea un impact negativ asupra eficienței placării, în timp ce o rată mai mică de 50% va cauza fluctuații ale grosimii stratului de acoperire.

Compararea performanței dimensiunilor punctelor circulare vs. dreptunghiulare în placarea cu laser

Să presupunem că grosimea învelișului per trecere este de 1 mm. În procesul care utilizează pete dreptunghiulare, partea cea mai subțire a acoperirii este de aproximativ 1 mm, în timp ce partea cea mai groasă poate ajunge teoretic la 2 mm (puțin mai puțin în practică). Prin urmare, punctele dreptunghiulare lungi pot întâmpina dificultăți în îndeplinirea cerințelor ridicate de planeitate pentru acoperiri de placare.

În schimb, procesul de placare cu laser care utilizează pete circulare de 3-5 mm prezintă un avantaj semnificativ. Principiul care stă la baza acestui lucru este diferit de cel al spoturilor dreptunghiulare: spoturile dreptunghiulare ating de obicei grosimea de placare necesară printr-un singur strat (sau cel mult două), în timp ce grosimea de placare cu laser a spoturilor circulare de 3-5 mm este obținută prin mai multe straturi de suprapunere.

De exemplu, folosind un spot circular de 5 mm cu o dimensiune a pasului de 1 mm (rata de suprapunere 80%), pentru a obține o acoperire de 1 mm grosime, vor fi necesare cinci straturi de urme de topire de 0,2 mm grosime. Această caracteristică de suprapunere a mai multor straturi este o diferență esențială între placarea cu laser cu puncte circulare mici și cea cu puncte dreptunghiulare.

Eficiența în lumea reală a placării cu laser de mare viteză

Prin adoptarea procesului de placare cu laser cu puncte circulare de 3-5 mm, se poate obține o planeitate extrem de ridicată (sub 10 microni). Figura 2 prezintă rezultatele testelor de planeitate ale acoperirilor produse de Zhongke Zhongmei folosind puncte circulare de 3-5 mm, unde planeitatea a atins un nivel excelent Ra5-6μm.

Concluzie: Optimizarea selecției locului pentru procesul de placare cu laser

Pe baza analizei de mai sus, se poate trage o concluzie clară: În aplicațiile de placare cu laser care necesită o planeitate ridicată, forma și dimensiunea spotului laser sunt parametrii critici ai procesului. Procesul de placare cu laser cu punct circular de 3-5 mm atinge grosimea de placare necesară prin rate ridicate de suprapunere și prin stivuirea mai multor straturi, ceea ce îl face cea mai bună alegere pentru acoperiri cu planeitate ridicată. Pentru aplicațiile de placare cu laser axate pe calitatea acoperirii și costurile ulterioare de prelucrare, spoturile circulare sunt, fără îndoială, opțiunea superioară.

În proiecte specifice de placare cu laser, inginerii ar trebui să aleagă tipul de spot și parametrii de proces pe baza unor factori precum cerințele pieselor de prelucrat, eficiența producției și considerentele economice pentru a se asigura că calitatea placării cu laser atinge nivelul optim.