V roku 1974 predstavil Gnanamuthu zo spoločnosti ACVO EVERETT RES LAB INC v Spojených štátoch prvý patent na laserové oplášťovanie (US3952180A), čo znamenalo začiatok základného výskumu technológie laserového nanášania. Avšak kvôli obmedzeniam laserovej technológie bol priemyselný rozvoj laserového nanášania dlho pomalý. Až v 21. storočí, s rozvojom vysokovýkonnej laserovej technológie, sa začala industrializácia... laserové opláštenie technológia sa začala zrýchľovať.

Technológia laserového nanášania ponúka množstvo výhod, ako napríklad nízke riedenie, minimálny tepelný príkon a všestrannosť materiálov. Postupom času sa vyvíjajú rôzne typy laserové opláštenie Boli vyvinuté technológie, ktoré sa široko uplatňujú v oblastiach ako aditívna výroba, repasovanie a povrchové inžinierstvo. Bežné typy laserové opláštenie technológie možno klasifikovať na základe typu materiálu a formy väzby laserového lúča a materiálu. Patria sem koaxiálne práškové laserové povlakovanie, mimoosové práškové laserové povlakovanie (tiež známe ako laterálne práškové laserové oplášťovanie), vysokorýchlostné laserové opláštenie (tiež známe ako ultrarýchlostné laserové obkladanie) a vysokorýchlostné drôtové laserové oplášťovanie.

Koaxiálne práškové laserové opláštenie

Koaxiálne práškové laserové povlakovanie Typicky sa používa polovodičový vláknový laser a kotúčový podávač prášku s prívodom vzduchu. Plniaca hlava používa kruhový svetelný bod s centrálnym výstupom, kde sa prášok dodáva okolo laserového lúča alebo vo viacerých prúdoch. Je vytvorený špeciálny kanál ochranného plynu, ktorý zabezpečuje, že sa prúd prášku, laserový lúč a prúd ochranného plynu stretnú v jednom bode. V ohnisku sa tak vytvorí roztavený bazén a ako sa plátovacia hlava pohybuje vzhľadom na obrobok, na povrchu sa vytvorí plátovacia vrstva.

Výhody koaxiálneho práškového laserového nanášania:

• Vysoká sloboda, jednoduchá automatizáciaKeďže plátovanie je možné vykonávať v ľubovoľnom smere, proces je jednoduché automatizovať. Plátovacia hlava sa môže voľne pohybovať po akejkoľvek časti obrobku, čo umožňuje povrchové plátovanie dielov so zložitými tvarmi. Pri použití ako 3D tlačová hlava, koaxiálne práškové laserové povlakovanie môže vykonať 3D laserová tlač.
• Ochrana pred inertným plynom pre roztavený bazénPrášok je nesený plynom a chránený inertným plynom, čím sa minimalizuje oxidácia. Proces plátovania v kontrolovanej inertnej atmosfére zaisťuje kvalitnejší povlak s menším množstvom oxidov.
• Malý roztavený bazén, rovnomerné vykurovanie, dobrá odolnosť voči praskaniu: koaxiálne práškové laserové povlakovanie Tento proces zaisťuje rovnomerné zahrievanie prášku, čo vedie k menšiemu roztavenému bazénu. Vďaka tomu je plátovacia vrstva odolná voči praskaniu, a to aj pri práci s tvrdými materiálmi, ako je karbid volfrámu.

Aplikácia: Koaxiálne práškové laserové povlakovanie sa bežne používa na presné diely, ako sú hriadele, ozubené kolesá, puzdrá a zložito tvarované komponenty na úpravu povrchu a aditívnu repasáciu. V kovoch 3D tlač, často sa používa na tvarovanie veľkých dielov takmer v sieti a na prípravu gradientných materiálov.

Mimoosové práškové laserové nanášanie

Mimoosové práškové laserové povlakovanie (tiež známe ako laterálne laserové nanášanie prášku) zvyčajne používa polovodičový laser s priamym výstupom alebo polovodičový vláknový laser s gravitačným podávačom prášku. Nanášacia hlava používa obdĺžnikový svetelný bod s laterálnym širokopásmovým podávaním prášku. Počas prevádzky sa zliatinový prášok dodáva na povrch obrobku, kde je skenovaný laserovým lúčom a vytvára roztavený bazén, ktorý sa ochladzuje a vytvára nanášaciu vrstvu.

Výhody mimoosového práškového laserového nanášania:

• Vysoká spotreba materiálu: V porovnaní s koaxiálne práškové laserové povlakovanie, využitie materiálu mimoosové práškové laserové povlakovanie môže dosiahnuť viac ako 95 %. Prášok je vopred nanesený na obrobok a laserový lúč ho roztaví bez plytvania práškom, ako sa často stáva pri koaxiálnych metódach podávania.
• Vyššia účinnosť obkladuPoužitím obdĺžnikového svetelného bodu táto metóda zvyšuje účinnosť opláštenia. Vďaka vyššiemu výkonu lasera a väčšej šírke bodu je možné dosiahnuť šírku opláštenia až do 30 mm s účinnosťou opláštenia až 1 m/h alebo 12 kg/h.
• Žiadna spotreba inertného plynu: Mimoosové práškové laserové povlakovanie využíva gravitačné dávkovanie prášku a nevyžaduje použitie inertného plynu, čím šetrí náklady na materiál. Táto technika však vyžaduje stlačený vzduch a nemusí byť taká účinná pre materiály náchylné na oxidáciu.

Použitie: Táto technika sa zvyčajne používa pri väčších a jednoduchších dieloch, ako sú hydraulické valce, valce a iné veľké diely pri povrchovom opláštení a aditívnej repasácii.

Ultrarýchlostné laserové oplášťovanie

Vyvinutý Fraunhoferovým inštitútom pre laserovú technológiu (Fraunhofer ILT) v Nemecku, plátovanie ultra-vysokorýchlostným laserom je prelomová technológia, ktorá sa v Číne propaguje od roku 2017. Táto technológia využíva vysokokvalitné vláknové lasery a precízne navrhnuté vysokorýchlostné laserové nanášacie hlavy spolu s vysokorýchlostnými alebo vysokorýchlostnými pohybovými systémami. Laserový lúč a tok prášku sú presne prepojené, čo umožňuje roztavenie prášku pred vstupom do roztaveného kúpeľa, čo vedie k výrazne vyšším rýchlostiam nanášania – až 200 metrov za minútu, v porovnaní s tradičnými rýchlosťami 2 metre za minútu.

Výhody ultrarýchlostného laserového navárania:

• Vysoká účinnosť využitia laserovej energieKonštrukcia laserového lúča, prúdenia prášku a prepojenia inertného plynu výrazne znižuje straty odrazom a rozptylom, čím zlepšuje energetickú účinnosť. Zatiaľ čo tradičné laserové opláštenie technológie ako koaxiálne a mimoosové metódy majú mieru využitia energie okolo 35 %, plátovanie ultra-vysokorýchlostným laserom dosahuje mieru využitia energie približne 65 %.
• Vysoká účinnosť obkladuVďaka vyššej energetickej účinnosti, plátovanie ultra-vysokorýchlostným laserom umožňuje extrémne vysoké rýchlosti oplášťovania a tenké vrstvy, čo vedie k veľmi vysokej účinnosti oplášťovania (až 0.7 m/s alebo viac).
• Nízka miera riedeniaKrátky čas existencie roztaveného kúpeľa v dôsledku vysokej rýchlosti skenovania má za následok nízku mieru riedenia, čo zabezpečuje kvalitu obkladovej vrstvy.
• Dobrá drsnosť povrchu a odolnosť voči praskaniuObklad vyrobený touto technológiou má nízku drsnosť a vynikajúcu odolnosť voči praskaniu.

Aplikácia: Ultrarýchlostné laserové naváranie je ideálny na vysoko výkonné plátovanie veľkých dielov a dielov vyžadujúcich minimálne riedenie, napríklad na ochranu povrchu nových dielov alebo vysoko výkonné nátery existujúcich komponentov.

Vysokorýchlostné drôtové laserové oplášťovanie

vysokorýchlostné drôtové laserové oplášťovanie Technológia laserového navárania je technika laserového navárania novej generácie vyvinutá s cieľom splniť požiadavky trhu na ekologickú, vysokoúčinnú a kvalitnú výrobu. Táto technológia využíva vysoko presné systémy podávania drôtu s vláknovými lasermi na vykonávanie navárania s kovovým drôtom ako vstupným materiálom.

Výhody vysokorýchlostného drôtového laserového oplášťovania:

• Priateľský k životnému prostrediuNa rozdiel od tradičného laserového nanášania na báze prášku, vysokorýchlostné drôtové laserové oplášťovanie neprodukuje prach, výpary ani kovový prášok, vďaka čomu je šetrnejší k životnému prostrediu.
• Vysoká spotreba materiáluKovový drôt sa úplne roztaví a vytvorí plášťovú vrstvu bez rozliatia alebo odpadu, čím sa dosiahne miera využitia materiálu až 99 %.
• Vysoká účinnosť obkladuVďaka predhriatiu drôtu sa výrazne znižuje energia a čas potrebný na roztavenie materiálu, čo vedie k vyššej účinnosti navárania v porovnaní s tradičným práškovým laserovým naváraním.
• Nízky tepelný vstup, minimálna deformáciaTáto metóda vyžaduje menej energie a ponúka nižší tepelný príkon, čím sa minimalizuje deformácia obrobku. Technológia je ideálna pre chúlostivé súčiastky, ako sú tenkostenné alebo predĺžené diely.

Aplikácia: Vysokorýchlostné drôtové laserové naváranie sa široko používa na ochranu povrchov, aditívnu renováciu a oplášťovanie dielov, ktoré sú náchylné na deformáciu, ako sú dlhé hriadele alebo tenkostenné komponenty.

Záver

Vývoj laserové opláštenie technológie, od tradičných až po ultrarýchle metódy, výrazne zlepšili priemyselné výrobné kapacity. Tieto pokroky v laserové opláštenie ponúkajú vysoké využitie materiálu, zlepšenú účinnosť a ekologické procesy, vďaka čomu sú ideálne pre rôzne aplikácie v rôznych odvetviach, ako je letecký a kozmický priemysel, automobilový priemysel a ťažké strojárstvo.

Laserové opláštenie Technológia sa neustále vyvíja a bude zohrávať čoraz kľúčovejšiu úlohu vo vývoji pokročilej výroby, pričom ponúka značné ekonomické a environmentálne výhody. S rastúcim zavádzaním tejto technológie sa očakáva revolúcia v prístupe priemyselných odvetví k povrchovým úpravám a aditívnej výrobe a poskytne silný nástroj pre potreby modernej výroby.