Лазерная наплавка Технология включает нанесение выбранного облицовочного материала на поверхность подложки с использованием различных методов заполнения. Под воздействием лазерного излучения тонкий слой поверхности подложки плавится и быстро затвердевает, образуя металлургически связанное поверхностное покрытие с очень низкой степенью разбавления. Это значительно улучшает поверхностные свойства материала подложки, такие как износостойкость, коррозионная стойкость, термостойкость, стойкость к окислению и электрические свойства.

Классификация лазерной наплавки

В зависимости от типа используемых материалов и их взаимодействия с лазерным лучом, обычно используются различные материалы. лазерная оболочка Технологии можно разделить на следующие категории: коаксиальная порошковая лазерная наплавка, внеосевая порошковая лазерная наплавка (также называемая боковой порошковой лазерной наплавкой), высокоскоростная лазерная наплавка (также называемая сверхвысокоскоростной лазерной наплавкой) и высокоскоростная проволочная лазерная наплавка.

Коаксиальная порошковая лазерная наплавка

Коаксиальный порошок лазерная оболочка Обычно используется полупроводниковый волоконный лазер и дисковый газоподатчик порошка. Наплавочная головка использует схему кругового светового пятна с центральным световым лучом и порошком, подаваемым вокруг него, или несколькими потоками порошка. Благодаря специально разработанному каналу для защитного газа порошок, световой луч и защитный газ сходятся в одной точке, где образуется расплавленная ванна. По мере перемещения наплавочной головки относительно заготовки на поверхности образуется наплавленный слой.

Преимущества коаксиальной порошковой лазерной наплавки:

Высокая степень свободы и простота автоматизации.Качество облицовочного слоя остается неизменным независимо от направления движения, что делает его легко адаптируемым для автоматизации с помощью промышленных роботов или многоосевых станков.

Хорошая защита инертным газом.Расплавленная ванна защищена инертными газами, что повышает стабильность процесса.

Небольшая зона расплава, равномерный нагрев и хорошая устойчивость к растрескиванию.Равномерное взаимодействие порошка со светом обеспечивает лучшее качество и долговечность облицованной поверхности.

Лазерная порошковая наплавка под углом

Также известен как боковой порошок лазерная оболочкаВ этом методе используется полупроводниковый или волоконный лазер с подачей порошка под действием силы тяжести. Наплавочная головка использует прямоугольное световое пятно в сочетании с боковой подачей порошка. Порошок сплава подается на поверхность заготовки и расплавляется лазерным лучом, образуя расплавленную ванну.

Преимущества лазерной порошковой наплавки со смещением оси:

Высокая степень использования материалаПорошок предварительно наносится на поверхность перед расплавлением лазером, что позволяет достичь коэффициента использования материала выше 95%.

Высокая эффективность покрытияПрямоугольный луч позволяет увеличить мощность лазера и размер пятна, что повышает скорость наплавки.

Отсутствие расхода инертных газовЭтот метод не расходует инертный газ, хотя требует тщательного учета стойкости порошка к окислению.

Сверхскоростная лазерная наплавка

В этом процессе используется высококачественный волоконный лазер и высокоскоростные наплавочные головки для достижения чрезвычайно высоких скоростей наплавки (до 200 м/мин). Порошок предварительно нагревается или полностью расплавляется перед попаданием в расплавленную ванну, что значительно сокращает время, необходимое для плавления порошка.

Преимущества сверхскоростной лазерной наплавки:

Высокое использование энергии лазераЛазерный луч эффективно нагревает порошок и заготовку, минимизируя потери энергии и максимизируя эффективность наплавки.

Низкая степень разбавленияПри высоких скоростях наплавки и коротком времени воздействия расплавленной ванны степень разбавления наплавленного слоя остается низкой.

Низкая шероховатость поверхности и трещиностойкостьДанный процесс минимизирует дефекты в плакированном слое, обеспечивая высокое качество результатов.

Высокоскоростная лазерная наплавка проволокой

Высокоскоростной провод лазерная оболочка В качестве материала для покрытия используется металлическая проволока, которая подается в лазерный луч. Металлическая проволока расплавляется, образуя расплавленный слой, который затем затвердевает, создавая слой покрытия.

Преимущества высокоскоростной лазерной наплавки проволокой:

Экологические преимуществаИспользование проволоки вместо порошка исключает разбрызгивание и образование металлической пыли, что улучшает экологические показатели.

Высокая степень использования материалаПроволока полностью расплавлена, что обеспечивает почти 99% использование материала.

Высокая эффективность покрытияКонтролируемый подвод энергии и высокая скорость наплавки обеспечивают высокую эффективность использования материала.

Влияние параметров процесса на эффект облицовки

Лазерная наплавка Параметры, включая мощность лазера, диаметр пятна, скорость наплавки, смещение фокуса, скорость подачи порошка, скорость сканирования и температуру предварительного нагрева, существенно влияют на степень разбавления наплавленного слоя, образование трещин, шероховатость поверхности и общую плотность наплавленных деталей. Неправильная настройка параметров может привести к плохому металлургическому сцеплению между наплавленным слоем и подложкой, препятствуя формированию многослойных каналов.

Ключевые параметры процесса включают в себя:

Мощность лазераЭто определяет объем расплавленного материала подложки. Увеличение мощности приводит к более глубокому наплавлению, но также увеличивает вероятность образования пор. Однако более высокая мощность может уменьшить трещины и пористость за счет улучшения динамического затвердевания во время фазы охлаждения.

Диаметр пятнаДиаметр лазерного пятна влияет на ширину плакирующего слоя. Хотя малые размеры пятна обеспечивают лучшее качество, большие пятна лучше подходят для покрытия больших площадей.

Скорость облицовкиСкорость наплавки влияет на качество плавления порошка сплава. Если она слишком высокая, порошок не расплавится полностью; если слишком низкая, ванна перегреется, что приведет к потере материала.

Особенности технологии формирования поверхности лазерной наплавки

Высокая скорость охлаждения и быстрое затвердевание.

Низкая термическая деформацияс низкими коэффициентами разбавления и превосходной металлургической связью между покрытием и подложкой.

Широкий выбор материалов: На основе железа, никеля, меди, титана и других металлов.

Точный контроль толщиныТолщина облицовки варьируется от 0.2 до 2 мм, что идеально подходит для восстановления изнашиваемых деталей.

Высокая точность обработкиподходит для небольших или труднообрабатываемых участков.

Простая интеграция автоматизации.

Системы материалов для лазерной наплавки

Выбор облицовочных материалов имеет решающее значение для достижения желаемого качества и свойств поверхности. Как правило, выбор подходящих материалов зависит от физических и химических свойств подложки, и облицовочный материал должен быть выбран соответствующим образом.

Материальные системы:

Самоплавящиеся порошки сплавовК ним относятся порошки на основе железа, никеля и кобальта, которые чаще всего используются при лазерной наплавке. Они обладают превосходной коррозионной и окислительной стойкостью.

Композитные порошкиЭти материалы сочетают в себе высокотемпературную керамику, такую ​​как карбиды, нитриды и бориды, с металлами, образуя порошки, идеально подходящие для производства износостойких покрытий.

Керамические порошкиВ том числе керамика на основе оксидов, такая как оксид алюминия и оксид циркония, широко используется для производства термостойких покрытий.

Порошки других сплавовВ зависимости от требований к применению также используются порошки на основе меди, титана, алюминия и других специализированных сплавов.

Заключение

Лазерная наплавка Технологии широко используются в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, нефтехимическая, металлургическая и железнодорожная промышленность, для ремонта и модернизации критически важных компонентов. Предлагая экономически эффективное решение для ремонта поврежденных деталей, лазерная оболочка Снижает затраты, повышает эффективность и улучшает производительность. Благодаря достижениям в области мощных лазеров и снижению производственных затрат, лазерная оболочка Эта тема становится актуальной как в академических, так и в промышленных исследованиях.