У 1974 році Гнанамуту з ACVO EVERETT RES LAB INC у Сполучених Штатах представив перший патент на лазерне плакування (US3952180A), що поклало початок фундаментальним дослідженням технології лазерного напилення. Однак через обмеження лазерної технології промисловий розвиток лазерного напилення протягом тривалого часу був повільним. Лише у 21 столітті, з розвитком потужних лазерних технологій, індустріалізація... лазерне облицювання технології почали прискорюватися.

Технологія лазерного напилення пропонує численні переваги, такі як низьке розведення, мінімальне теплове навантаження та універсальність матеріалів. З часом різні типи лазерне облицювання технології були розроблені, широко застосовуються в таких галузях, як адитивне виробництво, ремануфактуринг та інженерія поверхонь. Поширені типи лазерне облицювання технології можна класифікувати залежно від типу матеріалу та форми зв'язку лазерного променя з матеріалом. До них належать коаксіальне порошкове лазерне напилення, позаосьове порошкове лазерне напилення (також відоме як лазерне напилення з боковою подачею порошку), високошвидкісне лазерне напилення (також відоме як надшвидкісне лазерне напилення), та високошвидкісне дротяне лазерне напилення.

Коаксіальне порошкове лазерне покриття

Коаксіальне порошкове лазерне напилення Зазвичай використовується напівпровідниковий волоконний лазер та дисковий подавач порошку з повітряною подачею. Плакирувальна головка використовує круглу світлову пляму з центральним виходом, куди порошок подається навколо лазерного променя або кількома потоками. Спеціальний канал захисного газу встановлюється для того, щоб потік порошку, лазерний промінь та потік захисного газу зустрічалися в одній точці. Це утворює розплавлену ванну у фокусі, і коли плакирувальна головка рухається відносно заготовки, на поверхні формується шар плакування.

Переваги коаксіального порошкового лазерного напилення:

• Висока свобода, легка автоматизаціяОскільки плакування можна виконувати в будь-якому напрямку, процес легко автоматизувати. Плакувальна головка може вільно рухатися по будь-якій частині заготовки, що дозволяє виконувати плакування деталей складної форми. При використанні як 3D-друкарської головки, коаксіальне порошкове лазерне напилення може виконувати 3D лазерний друк.
• Захист від інертного газу для басейну розплавленого газуПорошок переноситься газом та захищений інертним газом, що мінімізує окислення. Процес плакування в контрольованій інертній атмосфері забезпечує вищу якість покриття з меншою кількістю оксидів.
• Невеликий розплавлений басейн, рівномірний нагрів, хороша стійкість до розтріскування: коаксіальне порошкове лазерне напилення Процес забезпечує рівномірне нагрівання порошку, що призводить до зменшення розплавленої ванни. Це робить шар плакування стійким до розтріскування, навіть під час роботи з твердими матеріалами, такими як карбід вольфраму.

Область застосування: Коаксіальне порошкове лазерне напилення зазвичай використовується для прецизійних деталей, таких як вали, шестерні, корпуси та компоненти складної форми для модифікації поверхні та адитивного відновлення. У металі 3D друку, його часто використовують для формування великих деталей майже у сітчастому стані та підготовки градієнтних матеріалів.

Позаосьове порошкове лазерне напилення

Позаосьове порошкове лазерне напилення (також відоме як лазерне напилення з боковою подачею порошку) зазвичай використовує напівпровідниковий лазер з прямим виходом або напівпровідниковий волоконний лазер з гравітаційним подачею порошку. Плакувальна головка використовує прямокутну світлову пляму з боковою широкосмуговою подачею порошку. Під час роботи порошок сплаву подається на поверхню заготовки, де він сканується лазерним променем, утворюючи розплавлену ванну, яка охолоджується для створення шару напилення.

Переваги позаосьового порошкового лазерного напилення:

• Високий коефіцієнт використання матеріалу: У порівнянні з коаксіальне порошкове лазерне напилення, використання матеріалу позаосьове порошкове лазерне напилення може досягати понад 95%. Порошок попередньо розміщується на заготовці, і лазерний промінь плавить його без втрати порошку, що часто спостерігається в коаксіальних методах подачі.
• Вища ефективність облицюванняЗавдяки використанню прямокутної світлової плями цей метод підвищує ефективність плакування. Завдяки вищій потужності лазера та більшій ширині плями, можна досягти ширини плакування до 30 мм з ефективністю плакування до 1 м/год або 12 кг/год.
• Без споживання інертного газу: Позаосьове порошкове лазерне напилення використовує гравітаційну подачу порошку та не потребує використання інертного газу, що заощаджує витрати на матеріали. Однак цей метод вимагає стисненого повітря та може бути не таким ефективним для матеріалів, схильних до окислення.

Застосування: Цей метод зазвичай застосовується у більших, простіших деталях, таких як гідравлічні циліндри, ролики та інші великі деталі при плакуванні поверхонь та адитивному відновленні.

Надшвидкісне лазерне плакування

Розроблено Інститутом лазерних технологій Фраунгофера (Fraunhofer ILT) у Німеччині, надшвидкісне лазерне наплавлення – це проривна технологія, яка просувається в Китаї з 2017 року. Ця технологія використовує високоякісні волоконні лазери та прецизійні високошвидкісні лазерні головки для напилення разом із високошвидкісними системами руху. Лазерний промінь і потік порошку точно пов'язані, що дозволяє порошку розплавитися перед потраплянням у розплавлену ванну, що призводить до значно швидшого напилення – до 200 метрів на хвилину, порівняно з традиційними швидкостями 2 метри за хвилину.

Переваги надшвидкісного лазерного напилення:

• Висока ефективність використання лазерної енергіїКонструкція лазерного променя, потоку порошку та зв'язку інертного газу значно зменшує втрати на відбиття та розсіювання, підвищуючи енергоефективність. У той час як традиційні лазерне облицювання такі технології, як коаксіальні та позаосьові методи, мають коефіцієнт використання енергії близько 35%, надшвидкісне лазерне наплавлення досягає коефіцієнта використання енергії близько 65%.
• Висока ефективність облицюванняЗавдяки вищій енергоефективності, надшвидкісне лазерне наплавлення дозволяє досягати надзвичайно високих швидкостей облицювання та тонких шарів, що призводить до дуже високої ефективності облицювання (до 0.7 м/с або більше).
• Низький коефіцієнт розведенняКороткий час існування розплавленої ванни завдяки високій швидкості сканування призводить до низького ступеня розведення, що гарантує якість шару облицювання.
• Гарна шорсткість поверхні та стійкість до розтріскуванняОблицювання, виготовлене за цією технологією, має низьку шорсткість та відмінну стійкість до розтріскування.

Область застосування: Надшвидкісне лазерне напилення ідеально підходить для високопродуктивного плакування великих деталей та тих, що потребують мінімального розведення, наприклад, для захисту поверхні нових деталей або високоефективних покриттів для існуючих компонентів.

Високошвидкісне дротяне лазерне напилення

Команда високошвидкісне дротяне лазерне напилення Технологія лазерного наплавлення – це технологія лазерного наплавлення наступного покоління, розроблена для задоволення потреб ринку в екологічно чистому, високоефективному та високоякісному виробництві. Ця технологія використовує високоточні системи подачі дроту з волоконними лазерами для виконання наплавлення металевим дротом як вихідним матеріалом.

Переваги високошвидкісного дротяного лазерного напилення:

• Безпечний для довкілляНа відміну від традиційного лазерного напилення на основі порошку, високошвидкісне дротяне лазерне напилення не утворює пилу, випарів чи металевих порошкових відходів, що робить його більш екологічно чистим.
• Високий коефіцієнт використання матеріалуМеталевий дріт повністю розплавляється та утворює шар облицювання без розсипань чи відходів, досягаючи коефіцієнта використання матеріалу до 99%.
• Висока ефективність облицюванняЗавдяки попередньому нагріванню дроту, енергія та час, необхідні для плавлення матеріалу, значно зменшуються, що призводить до вищої ефективності плакування порівняно з традиційним порошковим лазерним плакуванням.
• Низьке теплове навантаження, мінімальна деформаціяЦей метод вимагає менше енергії та забезпечує меншу теплову потужність, мінімізуючи деформацію заготовки. Технологія ідеально підходить для делікатних компонентів, таких як тонкостінні або видовжені деталі.

Область застосування: Високошвидкісне дротяне лазерне напилення широко використовується для захисту поверхонь, адитивного відновлення та облицювання деталей, схильних до деформації, таких як довгі вали або тонкостінні компоненти.

Висновок

Еволюція лазерне облицювання технології, від традиційних до надшвидкісних методів, значно розширили можливості промислового виробництва. Ці досягнення в лазерне облицювання пропонують високий коефіцієнт використання матеріалів, підвищену ефективність та екологічно чисті процеси, що робить їх ідеальними для різних застосувань у таких галузях, як аерокосмічна, автомобільна та важке машинобудування.

Лазерне облицювання Технології продовжують розвиватися та відіграватимуть дедалі більшу роль у розвитку передового виробництва, пропонуючи суттєві економічні та екологічні переваги. Оскільки технологія стає все ширшим впровадженням, вона готова революціонізувати підхід галузей до обробки поверхонь та адитивного виробництва, забезпечуючи потужний інструмент для потреб сучасного виробництва.