Технология лазерной наплавки: всестороннее сравнение процессов подачи порошка и подачи проволоки.

28 июня 2024

1. Обзор технологических приемов

Технология лазерной наплавки — это передовая технология обработки поверхности, использующая высокоэнергетический лазерный луч для одновременного расплавления как материала покрытия (порошка или проволоки), так и тонкого слоя подложки. Быстрый процесс затвердевания образует металлургическую связь между покрытием и подложкой. Покрытия, созданные этим методом, обладают чрезвычайно низким коэффициентом разбавления и значительно улучшают износостойкость, коррозионную стойкость, термостойкость, стойкость к окислению и удельные электрические свойства подложки.

Лазерная наплавка проволокой (боковая лазерная наплавка с подачей проволоки (слева) и центральная лазерная наплавка с подачей проволоки (справа))
Лазерная наплавка проволокой (боковая лазерная наплавка с подачей проволоки (слева) и центральная лазерная наплавка с подачей проволоки (справа))
2. Основные характеристики технологии лазерной наплавки
  • Быстрое затвердеваниеСкорость охлаждения может достигать 10⁶ °C/св результате чего образуются типичные мелкозернистые структуры.
  • Превосходное качество склеиванияБлагодаря минимальной тепловой деформации, степень разбавления покрытия составляет менее 5%, обеспечивая прочную металлургическую связь.
  • Широкая совместимость материалов: Поддерживает различные материальные системы, включая сплавы на основе железа, никеля, кобальта, меди и титана.
  • Точный контроль толщиныТолщина облицовки варьируется от... 0.2-2mmчто делает его пригодным для точного ремонта износа.
  • Высокоточная обработкаСпособен обрабатывать сложные геометрические формы и небольшие заготовки.
  • Совместимость с автоматизациейДанный процесс легко интегрируется с автоматизированными системами управления.
3. Классификация технологий лазерной наплавки

В зависимости от формы материала и метода лазерного сопряжения, технологии лазерной наплавки обычно делятся на следующие четыре категории:

1. Коаксиальная подача порошка при лазерной наплавке (высокоскоростная лазерная наплавка)

Принцип технологии:
Сочетание волоконного лазера и пневматического порошкового питателя обеспечивает коаксиальный выход как лазерного луча, так и порошка. В системе используется специализированная наплавочная головка с такими конфигурациями, как центрированное освещение и кольцеобразная подача порошка, оснащенная специальной системой газовой защиты для обеспечения точной конвергенции лазерного луча, порошка и воздушного потока в фокусе обработки.

Технологические преимущества:

  • Возможность всенаправленной обработкиНагревательная головка поддерживает вращение под разными углами и может использоваться в паре с роботизированными манипуляторами для обработки сложных поверхностей.
  • Превосходное качество поверхностиПлоскостность поверхности облицовочного слоя достигается Ra <10 мкмс минимальными допусками на последующую обработку.
  • Точный терморегулированиеРазмер расплавленной ванны точно контролируется при низком подводе тепла, что делает его идеальным для наплавки тонкостенных и небольших заготовок.
2. Лазерная наплавка порошка со смещением оси (предварительно позиционированная лазерная наплавка порошка)

Принцип технологии:
С помощью лазера с прямоугольным пятном в сочетании с системой подачи порошка под действием силы тяжести, порошок сплава сначала предварительно наносится на поверхность заготовки, затем расплавляется и формуется посредством лазерного сканирования.

Особенности технологии:

  • Высокая эффективность использования материалаИспользование порошка может достигать более 95%.
  • Большая зона термического воздействияЭнергия лазера воздействует непосредственно на подложку, что приводит к увеличению тепловыделения.
  • Ограниченная плоскостность поверхностиТребуется больший припуск на механическую обработку, что приводит к увеличению затрат на последующую обработку.
3. Высокоскоростная подача проволоки, лазерная наплавка

Принцип технологии:
Мощный лазер в сочетании с прецизионной системой подачи проволоки расплавляет металлическую проволоку в фокусной области лазера, образуя плакирующий слой. Эта технология включает в себя как центральную, так и боковую подачу проволоки.

Преимущества технологии центральной подачи проволоки:

  • Всенаправленная гибкостьГоловка для облицовки может перемещаться в любом направлении без каких-либо ограничений по траектории.
  • Целостность пучка: Предотвращает помехи от боковой подачи, обеспечивая сохранение качества пучка.
  • Совместимость с проводами большого диаметра: Поддерживает диаметры проводов от 1.0-3.0mmудовлетворяя различные потребности в облицовке.
4. Основные характеристики высокоскоростной лазерной наплавки с подачей проволоки
1. Выдающиеся экологические показатели

Использование цельной проволоки вместо порошка позволяет полностью исключить пылевое загрязнение в процессе обработки. Коэффициент использования материала достигает... 100%в соответствии со стандартами экологически чистого производства.

2. Значительные преимущества в плане затрат

Стоимость материалов для проволоки составляет 50% ниже чем у порошковых материалов. 100% использование материалаВ целом, общая стоимость значительно выгоднее, чем при использовании традиционных методов порошковой наплавки.

3. Эффективные возможности обработки

Проволока предварительно расплавляется перед попаданием в расплавленную ванну, что повышает энергоэффективность. Скорость нанесения покрытия составляет 30% быстрее чем традиционные порошковые процессы.

4. Точный термоконтроль

Благодаря точному контролю относительного положения проволоки и лазера, распределение энергии тонко настраивается, что позволяет достичь... плотность энергии линии всего 0.29 кДж/смв результате чего происходит минимальная деформация заготовки.

5. Превосходное качество покрытия
  • Толщина однослойной облицовки: 1-4 мм
  • Плотность облицовки: Приближение к теоретической плотности
  • Плоскость поверхностиЗначительно лучше, чем традиционные методы сварки.
  • Скорость разбавления: Контролируется ниже 3%
5. Технология информация

Технологическая платформа лазерной наплавки компании Greenstone-Tech включает в себя как процессы подачи порошка, так и процессы подачи проволоки, каждый из которых имеет свои уникальные преимущества и области применения:

  • Коаксиальная подача порошка Идеально подходит для высокоточного нанесения тонких покрытий на сложные поверхности.
  • Подача порошка вне оси Предлагает экономические преимущества при ремонте больших площадей с толстым покрытием.
  • Высокоскоростная подача проволоки отличается высокой экологической устойчивостью, экономичностью и качеством нанесения толстого покрытия.

Компании могут выбрать наиболее подходящее решение, исходя из своих конкретных требований к продукции, требований к качеству и бюджетных ограничений.

Майкл Ши

Майкл Ши – директор по зарубежным операциям, руководитель глобального развития бизнеса и ведущий технический инженер-эксперт. Майкл Ши занимает должность директора по зарубежным операциям в компании Greenstone и является высококвалифицированным специалистом в области технического проектирования, сочетающим глобальное лидерство в бизнесе с глубокими междисциплинарными знаниями в таких областях, как лазерная наплавка, аддитивное производство металлов методом DED, лазерная очистка, лазерное закаливание, модернизация промышленного оборудования и интеграция передовых производственных систем. Обладая обширным опытом как в развитии международных рынков, так и во внедрении полного спектра промышленных технологий, Майкл играет решающую роль в обеспечении глобального расширения Greenstone, одновременно гарантируя техническое превосходство в различных областях применения для клиентов. Его уникальная профессиональная сила заключается в органичном сочетании коммерческой стратегии, инженерной экспертизы и…

Читайте другие статьи Майкла Ши.