Z nenehnim razvojem tehnologije laserske izdelave se je lasersko oblaganje pojavilo kot napredna tehnika površinskega inženiringa s pomembnimi prednostmi pri ponovni izdelavi, krepitvi površin in popravilu komponent. Metode dovajanja prahu igrajo ključno vlogo pri določanju učinkovitosti laserskega oblaganja , saj neposredno vplivajo na kakovost sloja oblaganja in učinkovitost procesa. Tehnologija laserskega oblaganja s središčnim dovajanjem, razvita kot nova metoda dovajanja prahu, ki temelji na tradicionalnem izvenosnem in koaksialnem dovajanju prahu, je še posebej primerna za visokohitrostne laserske aplikacije oblaganja. Ta metoda v celoti izkorišča prednosti laserskega oblaganja v ravnini površine, učinkovitosti obdelave in izkoriščenosti prahu.

Kaj je tehnologija laserskega oblaganja s središčnim podajanjem?

Tehnologija središčnega dovajanja, pogosto imenovana tudi tehnologija "lahkega paketa prahu", je značilna po enem samem kanalu za prah v središču glave za oblaganje. Laserski žarek je porazdeljen v obliki obroča ali v več snopih, ki obdajajo tok prahu. Med postopkom laserskega oblaganja kovinski prah teče iz osrednjega kanala pod vplivom aerodinamike in gravitacije. Okoliški laserski žarki se zbližajo s prahom na površini obdelovanca. Prah v središču se z lasersko energijo segreje v staljeno ali polstaljeno stanje in nato pade v talino, kjer tvori gosto in gladko metalurško vezno plast.

Zdaj pa analizirajmo razlike med tehnologijo laserskega nanosa s sredinskim dovajanjem in drugimi metodami dovajanja prahu v več ključnih dimenzijah.

1. Znatno izboljšanje izkoriščenosti prahu, do 90 %

V primerjavi s tradicionalnimi metodami koaksialnega pnevmatskega dovajanja prahu lasersko oblaganje s sredinskim dovajanjem uporablja zasnovo z enim samim curkom prahu, kar preprečuje izgube zaradi sipanja, ki jih povzročajo trki več curkov prahu. Pri vertikalnem laserskem oblaganju se za dovajanje prahu uporablja nižji zračni tlak, kar ne le podaljša čas stika med prahom in laserjem za boljše taljenje, temveč tudi zmanjša odboj in brizganje, ki ga povzroči trk prahu s podlago. Praktična uporaba kaže, da lahko ta tehnologija izboljša izkoristek prahu do 90 %, kar je ključnega pomena za zmanjšanje porabe dragih kovin med laserskim oblaganjem.

2. Stabilnejši optični sistem, ki podpira dolgotrajno neprekinjeno obdelavo

Pri koaksialnih in izvenosnih metodah dovajanja prahu laserski žarek neposredno vpliva na talino, visoka odbojnost in trajno toplotno sevanje taline pa lahko motita optični sistem, kar vpliva na stabilnost dolgotrajne obdelave. Glave za lasersko oblaganje s sredinskim dovajanjem pa oddajajo laserski žarek pod določenim kotom nagiba, kar preprečuje, da bi se žarek neposredno odbil nazaj na optične komponente skozi talino, s čimer učinkovito izolira motnje zaradi toplotnega sevanja in brizganja kovine. Zato je ta tehnologija še posebej primerna za naloge laserskega oblaganja , ki zahtevajo neprekinjeno svetlobno moč dlje časa, kar znatno izboljša stabilnost in življenjsko dobo opreme.

3. Visoka učinkovitost obloge, primerna za visokokakovostne tanke plasti

Pri tipičnih aplikacijah laserskega oblaganja doseže tehnologija središčnega podajanja visoko učinkovitost oblaganja zaradi visoke učinkovitosti sklopitve med prahom in lasersko energijo. Doseže lahko učinkovitost oblaganja 0.7–1.2 m²/h (ko je debelina sloja oblaganja 0.5–0.7 mm). Poleg tega visokohitrostno lasersko oblaganje povzroči zelo kratek čas zadrževanja v staljeni talini, kar zmanjša redčenje sloja oblaganja in zagotavlja, da lastnosti substrata ostanejo nespremenjene. Sloj oblaganja, izdelan s to tehnologijo, ima tudi odlično hrapavost površine, dobro odpornost proti razpokam in minimalno toplotno deformacijo obdelovanca, zaradi česar je idealen za površinske zaščitne premaze na novih komponentah.

4. Celovita primerjava sredinskega in koaksialnega dovajanja prahu

V primerjavi s tradicionalnimi metodami koaksialnega pnevmatskega dovajanja prahu ponuja lasersko nanosovanje s središčnim dovajanjem prednosti v obliki toka prahu, zahtevah glede zračnega tlaka in izrabi energije. Struktura enega samega curka prahu učinkovito preprečuje, da bi se prah motil sam s seboj. Nizek zračni tlak in počasno dovajanje prahu povečata učinek laserskega segrevanja prahu, hkrati pa preprečujeta odboj in brizganje prahu. Dejanski primeri laserskega nanosovanja kažejo, da obdelava s središčnim dovajanjem povzroči nežne iskre z minimalnim brizganjem, kar izboljša kakovost površine in poveča ponovljivost procesa.

Povzetek in Outlook

Metode izvenosnega in koaksialnega dovajanja prahu se pogosto uporabljajo pri razvoju tehnologij laserskega oblaganja , vendar je njihova uporaba omejena zaradi težav, kot sta izraba prahu in stabilnost optičnega sistema. Tehnologija laserskega oblaganja s središčnim dovajanjem učinkovito odpravlja te pomanjkljivosti in ponuja številne tehnične prednosti. Z globoko integracijo visokohitrostnega laserskega oblaganja in središčnega dovajanja prahu verjamemo, da bo »visokohitrostno lasersko oblaganje + središčno dovajanje« postala glavna smer v prihodnosti laserskega oblaganja in bo igrala vse pomembnejšo vlogo na trgih vrhunske proizvodnje in predelave.