Tehnologija laserskega oblaganja, sofisticirana metoda površinskega inženiringa, uporablja visokoenergijske laserje za sočasno taljenje kovinskega prahu in površine substrata, pri čemer se po hitrem strjevanju tvorijo metalurško vezane prevleke iz zlitin. Ta napredni postopek laserskega oblaganja daje površinam obdelovancev odlično odpornost proti koroziji, obrabi in visokim temperaturam, zaradi česar je široko uporabljen v različnih industrijskih aplikacijah.

Pri praktičnih aplikacijah laserskega oblaganja si večina industrijskih uporabnikov prizadeva doseči prevleke z visoko ravnino. Ravnejša kot je površina, manj je potrebno naknadno poliranje, kar prihrani kovinski prah in znatno zmanjša proizvodne stroške. Na ravnost laserske prevleke vplivajo predvsem trije dejavniki: ravnost posameznega prehoda oblaganja, debelina posameznega prehoda in stopnja prekrivanja med sosednjimi prehodi oblaganja.

Vpliv oblike pike na kakovost laserske obloge

Med postopkom laserskega oblaganja površinska napetost in omočljivost staljene kovine medsebojno vplivata, kar vodi do izrazito različnih profilov talilne sledi, odvisno od oblike laserske pike. Pri uporabi majhnih okroglih pik (3 mm–5 mm) za lasersko oblaganje površina talilne sledi običajno tvori konveksno obliko in ne želene ravne površine. Nasprotno pa pri uporabi večjih pravokotnih pik (10 mm–30 mm) dejavniki, kot sta enakomernost dovajanja prahu in enakomernost intenzivnosti pike, preprečujejo, da bi posamezna plast oblaganja dosegla idealno ravnost.

Ključna vloga stopnje prekrivanja pri laserskem oblaganju

Pri laserskem oblaganju se morajo sosednje sledi taline do določene stopnje prekrivati, kar je parameter, ki je ključnega pomena za ravnost končnega premaza. Stopnja prekrivanja (R) se izračuna kot:
R = D/W × 100 %
Kje D je širina prekrivanja in W je širina obloge v enem prehodu. Če je velikost koraka d (razdalja, za katero se laser premakne naprej po vsakem prehodu), se lahko stopnja prekrivanja izrazi kot:
R = (Wd)/W × 100 %

Iz formule je razvidno, da manjši kot je korak, večja je stopnja prekrivanja, kar pomeni, da se bodo sledi taline bolj prekrivale. Pri pravokotnem točkovnem laserskem nanosu je stopnja prekrivanja običajno pod 50 %. Visoka stopnja prekrivanja lahko negativno vpliva na učinkovitost nanosa, medtem ko stopnja, nižja od 50 %, povzroči nihanja v debelini prevleke.

Primerjava učinkovitosti okroglih in pravokotnih velikosti točk pri laserskem oblaganju

Predpostavimo, da je debelina obloge na prehod 1 mm. Pri postopku s pravokotnimi pikami je najtanjši del prevleke debeline približno 1 mm, medtem ko lahko najdebelejši del teoretično doseže 2 mm (v praksi nekoliko manj). Zato lahko dolge pravokotne pike težko izpolnjujejo visoke zahteve glede ravnosti oblog.

Nasprotno pa postopek laserskega oblaganja z uporabo krožnih pik velikosti 3–5 mm kaže znatno prednost. Načelo tega se razlikuje od načela pravokotnih pik: pravokotne pike običajno dosežejo zahtevano debelino obloge z eno samo plastjo (ali največ dvema), medtem ko se debelina laserskega oblaganja s krožnimi pikami velikosti 3–5 mm doseže z več plastmi prekrivanja.

Na primer, pri uporabi 5 mm krožne točke z velikostjo koraka 1 mm (80-odstotna stopnja prekrivanja) bo za dosego 1 mm debele prevleke potrebnih pet slojev talilnih sledi debeline 0.2 mm. Ta značilnost večplastnega zlaganja je ključna razlika med laserskim nanosom majhne krožne točke in pravokotne točke.

Učinkovitost visokohitrostnega laserskega oblaganja v resničnem svetu

Z uporabo postopka laserskega oblaganja s krožnimi točkami velikosti 3–5 mm je mogoče doseči izjemno visoko ravnost (pod 10 mikronov). Slika 2 prikazuje rezultate preizkusa ravnosti premazov, ki jih je izdelalo podjetje Zhongke Zhongmei z uporabo krožnih točk velikosti 3–5 mm, kjer je ravnost dosegla odlično raven Ra5–6 μm.

Zaključek: Optimizacija izbire mesta za postopek laserskega oblaganja

Na podlagi zgornje analize lahko sklepamo jasno: Pri laserskem oblaganju, ki zahteva visoko ravnost, sta oblika in velikost laserske pike ključna procesna parametra. Postopek laserskega oblaganja s krožnimi pikami velikosti 3–5 mm doseže zahtevano debelino obloge z visokimi stopnjami prekrivanja in večplastnim zlaganjem, zaradi česar je najboljša izbira za visoko ravnostne prevleke. Za lasersko oblaganje, ki je osredotočeno na kakovost prevleke in posledične stroške obdelave, so krožne pike nedvomno najboljša možnost.

Pri specifičnih projektih laserskega oblaganja morajo inženirji izbrati vrsto točke in procesne parametre na podlagi dejavnikov, kot so zahteve obdelovanca, učinkovitost proizvodnje in ekonomski vidiki, da zagotovijo optimalno kakovost laserskega oblaganja.