นามธรรม
เทคโนโลยีการเคลือบด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงในการหลอมและทำให้ผงโลหะผสมที่มีองค์ประกอบและคุณสมบัติแตกต่างกันแข็งตัวอย่างรวดเร็วบนพื้นผิวของวัสดุรองรับ ทำให้เกิดชั้นเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ การกัดกร่อน และการออกซิเดชัน กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของพื้นผิววัสดุพื้นฐานได้อย่างมาก ในขณะเดียวกันก็ช่วยประหยัดต้นทุน นอกจากนี้ การเคลือบด้วยเลเซอร์ยังสามารถใช้ซ่อมแซมชิ้นส่วนที่เสียหายที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตและการใช้งาน โดยการเสริมวัสดุในขนาดที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน และฟื้นฟูรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วนผ่านการกลึงในภายหลัง บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การซ่อมแซมใบพัดโลหะผสม TC4 ที่ใช้ในเครื่องยนต์อากาศยาน ซึ่งได้รับความเสียหายอย่างมากระหว่างการผลิตและการใช้งาน ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตและการดำเนินงานเพิ่มขึ้น การใช้การเคลือบด้วยเลเซอร์ในการซ่อมแซมและผลิตใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมที่เสียหายขึ้นใหม่ ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของพื้นผิววัสดุ และซ่อมแซมชิ้นส่วนที่ชำรุด ช่วยลดต้นทุนในการเปลี่ยนชิ้นส่วนใหม่ได้อย่างมาก ในการศึกษาครั้งนี้ เลือกใช้โลหะผสม TC4 เป็นวัสดุรองรับ และเลือกใช้ผงโลหะผสม TC4 ที่เหมาะสมสำหรับการเคลือบ งานวิจัยนี้ศึกษาอย่างเป็นระบบถึงผลกระทบของพารามิเตอร์กระบวนการหลัก เช่น กำลังเลเซอร์ ความเร็วในการสแกน และอัตราการป้อนผง ต่อขนาด โครงสร้างจุลภาค การควบคุมข้อบกพร่อง และคุณสมบัติทางกลของชั้นเคลือบ ส่งผลให้ได้พารามิเตอร์กระบวนการเคลือบด้วยเลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการซ่อมแซมใบมีดโลหะผสม TC4

รายละเอียดเทคโนโลยีการซ่อมแซม

การเตรียมการรักษาก่อนการซ่อมแซม: การทดสอบแบบไม่ทำลายจะดำเนินการกับใบมีดที่เสียหายเพื่อระบุพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบและขอบเขตของความเสียหาย มีการใช้การเจียรเชิงกลและการทำความสะอาดทางเคมีร่วมกันเพื่อกำจัดชั้นออกไซด์และสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิว ทำให้มั่นใจได้ว่าพื้นผิวของวัสดุพื้นฐานสะอาดและพร้อมใช้งาน

การเลือกใช้วัสดุหุ้มอาคารผงโลหะผสมไทเทเนียม TC4 (ช่วงขนาดอนุภาค 45–150 ไมโครเมตร) ซึ่งมีองค์ประกอบใกล้เคียงกับวัสดุพื้นฐาน ถูกเลือกใช้เพื่อให้มั่นใจได้ถึงการยึดเกาะทางโลหะวิทยาที่ดีและความเข้ากันได้ระหว่างชั้นเคลือบและวัสดุพื้นฐาน

การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์กระบวนการ: จากการทดลองแบบตั้งฉากและแบบปัจจัยเดียว ได้มีการศึกษาผลกระทบของกำลังเลเซอร์ (800–2000 วัตต์) ความเร็วในการสแกน (5–15 มม./วินาที) และอัตราการป้อนผง (1.5–4.5 กรัม/นาที) ต่อความกว้าง ความสูง อัตราการเจือจาง และโครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบ พบว่าการจับคู่กำลังเลเซอร์และความเร็วในการสแกนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดข้อบกพร่อง เช่น รูพรุนและรอยแตก

การควบคุมกระบวนการหุ้มผิวกระบวนการเคลือบผิวจะดำเนินการโดยใช้ระบบป้อนผงแบบแกนร่วมในสภาพแวดล้อมที่ป้องกันด้วยก๊าซอาร์กอน เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมไทเทเนียม ใช้กลยุทธ์การเคลือบผิวแบบซ้อนทับหลายชั้นเพื่อให้การซ่อมแซมบริเวณที่เสียหายขนาดใหญ่เป็นไปอย่างสม่ำเสมอ พร้อมทั้งควบคุมอุณหภูมิระหว่างชั้นให้ต่ำกว่า 200°C เพื่อลดการสะสมของความเครียดจากความร้อน

การบำบัดหลังการซ่อมแซมและการฟื้นฟูประสิทธิภาพหลังจากเคลือบผิวแล้ว จะทำการอบคลายความเครียด (700–800°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง) จากนั้นใช้กรรมวิธีกลึงละเอียด เช่น การเจียรด้วยเครื่อง CNC เพื่อคืนรูปทรงและความแม่นยำของขนาดใบมีด สุดท้าย ทำการขัดเงาผิวและพ่นลูกเหล็กเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการต้านทานความล้า

การตรวจสอบและยืนยันคุณภาพบริเวณที่ได้รับการซ่อมแซมจะได้รับการตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยา การทดสอบความแข็งระดับจุลภาค และการทดสอบแรงดึง เพื่อให้แน่ใจว่าชั้นเคลือบผิวปราศจากข้อบกพร่อง มีโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอ และคุณสมบัติทางกลเป็นไปตามข้อกำหนดที่ต้องการ