Высокоскоростная лазерная наплавка, являясь передовой технологией обработки поверхности, дает значительные преимущества в улучшении свойств материалов и восстановлении поврежденных деталей. Однако из-за сложности параметров процесса и меняющихся факторов окружающей среды высокоскоростная лазерная наплавка может столкнуться с различными проблемами качества при практическом применении. В этой статье систематически рассматриваются общие проблемы и причины высокоскоростной лазерной наплавки, что позволяет оптимизировать процесс.

1. Связывание покрытий и металлургические дефекты

При высокоскоростной лазерной наплавке качество связи между покрытием и подложкой напрямую влияет на эксплуатационные характеристики. Ниже перечислены типичные дефекты, связанные с соединением:

1.1 Пилинг

Отслаивание означает отрыв покрытия от поверхности подложки. Основная причина заключается в том, что на подложке не сформировался эффективный бассейн расплава, что привело к плохому металлургическому сцеплению между порошком и подложкой. При высокоскоростной лазерной наплавке образованию бассейна расплава могут препятствовать низкая мощность, избыток порошка и высокая скорость сканирования. Кроме того, загрязнения, такие как масло или гальванические слои на поверхности заготовки, также могут препятствовать надлежащему сцеплению.

1.2 Трещины

Трещины - распространенный дефект при высокоскоростной лазерной наплавке, часто связанный с концентрацией тепловых напряжений и несоответствием материалов. Вероятность появления трещин выше, когда подложка имеет высокую твердость (например, после закалки или науглероживания), усталостные слои или когда порошок имеет высокую твердость и большие скорости усадки. Чувствительность к растрескиванию особенно высока при использовании порошков на основе никеля или при многослойной лазерной наплавке.

1.3 Пористость

Пористость значительно снижает плотность покрытия и его коррозионную стойкость. При высокоскоростной лазерной наплавке причины возникновения пористости разнообразны: ржавчина или масло на подложке, примеси или влага в порошке, нестабильный поток порошка, избыток порошка, недостаточная мощность или высокая скорость сканирования.

2. Качество поверхности покрытия и вопросы морфологии

2.1 Чрезмерное количество плавающего порошка и отсутствие металлического блеска

Эта проблема серьезно влияет на качество поверхности после высокоскоростной лазерной наплавки. Она может возникнуть из-за избытка порошка, низкой мощности, высокой скорости сканирования, большой высоты сопла, малого размера лазерного пятна или загрязнения оптических линз, что приводит к неполному расплавлению порошка и плохому смачиванию.

2.2 Точечная коррозия после шлифовки

Питтинг обычно вызван неполным расплавлением порошка или недостаточным расплавлением. Эта проблема характерна для процессов с низкой мощностью, избыточным количеством порошка или высокой скоростью сканирования, которые являются типичными проявлениями плохого согласования порошка и энергии при высокоскоростной лазерной наплавке.

2.3 Диагональные морщины на покрытии

Эти морфологические дефекты обычно связаны с перегревом бассейна расплава и чаще всего возникают при слишком высокой мощности, слишком высокой температуре бассейна расплава или чрезмерном разжижении порошка. Это может повлиять на внешний вид и точность размеров детали, полученной в результате высокоскоростной лазерной наплавки.

3. Вопросы подачи порошка и стабильности процесса

3.1 Прилипание порошка к соплу

Прилипание порошка к соплу может нарушить поток порошка, что влияет на стабильность высокоскоростной лазерной наплавки. Причинами этого являются чрезмерный выброс порошка, повышенная температура сопла, низкое рабочее расстояние сопла, шероховатая или загрязненная поверхность сопла. Правильное смещение головки для наплавки может помочь смягчить эту проблему.

3.2 Засорение порошка

Засорение порошка непосредственно прерывает высокоскоростной процесс лазерной наплавки. Распространенными причинами являются несвоевременная очистка налипшего порошка, плохая текучесть порошка, наличие влаги или примесей в порошке, а также неравномерное распределение порошка в системах с несколькими подачами.

3.3 “Шипящий” шум при облицовке

Ненормальный шум во время процесса облицовки часто указывает на проблемы в процессе. Он может быть вызван загрязнением порошка, влагой или грязными подложками. Высокая плотность мощности может привести к испарению металла в бассейне расплава, что вызывает шум и влияет на коррозионную стойкость покрытия лазерной наплавки.

3.4 Разбрызгивание искр при облицовке

Сильное разбрызгивание искр может поставить под угрозу безопасность процесса и качество покрытия. Обычно это происходит при слишком высокой скорости сканирования, слишком высокой плотности мощности, несоответствии мощности и подачи порошка или слишком большом потоке газа, что представляет собой чрезмерный ввод энергии в высокоскоростной процесс лазерной наплавки.

3.5 Нестабильный поток порошка, приводящий к неравномерному покрытию

Стабильный поток порошка необходим для получения равномерного высокоскоростного покрытия при лазерной наплавке. Нестабильность потока порошка часто вызвана изношенными скребками, засорением каналов подачи порошка, недостаточным потоком газа, плохими уплотнениями порошкового питателя или утечками воздуха в трубах подачи порошка.

3.6 Снижение эффективности облицовки (более тонкое покрытие)

Снижение эффективности свидетельствует об ухудшении состояния системы. Возможные причины - загрязнение защитных линз, износ скребков, неправильное рабочее расстояние, износ отверстий для порошка, вызывающий неровный поток порошка, или снижение мощности лазера.

4. Заключение

Высокоскоростная лазерная наплавка - это технология, требующая точного контроля параметров процесса. Возникновение вышеупомянутых проблем часто тесно связано с подбором параметров, состоянием оборудования и управлением материалами. Систематическое понимание причин этих дефектов имеет решающее значение для достижения высокого качества высокоскоростной лазерной наплавки и расширения ее применения. Постоянная оптимизация процесса и усиление контроля за ним позволят эффективно повысить стабильность и выход высокоскоростной лазерной наплавки.