1. Tổng quan về công nghệ

Công nghệ phủ lớp bằng laser là một kỹ thuật xử lý bề mặt tiên tiến, sử dụng chùm tia laser năng lượng cao để đồng thời làm nóng chảy cả vật liệu phủ (dạng bột hoặc dây) và một lớp mỏng của vật liệu nền. Quá trình đông đặc nhanh chóng tạo ra liên kết kim loại giữa lớp phủ và vật liệu nền. Các lớp phủ được tạo ra bằng phương pháp này có tỷ lệ pha loãng cực thấp và giúp nâng cao đáng kể khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt, chống oxy hóa cũng như các tính chất điện cụ thể của vật liệu nền.

2. Các đặc điểm chính của công nghệ phủ lớp bằng laser

• Đông đặc nhanh: Tốc độ làm mát có thể đạt tới 10⁶ °C/s, tạo ra các cấu trúc hạt mịn điển hình.
• Chất lượng kết dính tuyệt vời: Với độ biến dạng do nhiệt ở mức tối thiểu, lớp phủ có tỷ lệ pha loãng dưới 5%, đảm bảo sự liên kết kim loại thực sự.
• Khả năng tương thích với nhiều loại vật liệu: Hỗ trợ nhiều hệ thống vật liệu khác nhau, bao gồm các hợp kim gốc sắt, gốc niken, gốc coban, gốc đồng và gốc titan.
• Kiểm soát độ dày chính xác: Độ dày lớp ốp dao động từ 0,2–2 mm, khiến nó trở nên phù hợp để sửa chữa các chi tiết mài mòn đòi hỏi độ chính xác cao.
• Gia công chính xác cao: Có khả năng gia công các hình dạng phức tạp và các chi tiết có diện tích nhỏ.
• Khả năng tương thích với tự động hóa: Quy trình này có thể dễ dàng tích hợp với các hệ thống điều khiển tự động.

3. Phân loại các công nghệ phủ lớp bằng laser

Dựa trên dạng vật liệu và phương pháp ghép nối laser, các công nghệ phủ lớp bằng laser thường được chia thành bốn loại sau:

1. Phương pháp phủ lớp bằng laser với hệ thống cấp bột đồng trục (Phủ lớp bằng laser tốc độ cao)

Nguyên lý công nghệ:
Sự kết hợp giữa laser sợi quang và bộ cấp bột chạy bằng khí nén tạo ra luồng tia laser và bột cùng trục. Hệ thống sử dụng đầu bọc chuyên dụng với các cấu hình như chiếu sáng từ tâm ra ngoài và cấp bột theo hình vòng, được trang bị hệ thống bảo vệ khí chuyên dụng để đảm bảo sự hội tụ chính xác của tia laser, bột và luồng khí tại điểm tiêu cự gia công.

Lợi thế công nghệ:

• Khả năng xử lý đa hướng: Đầu bọc có khả năng xoay đa góc và có thể kết hợp với cánh tay robot để xử lý bề mặt phức tạp.
• Chất lượng bề mặt vượt trội: Độ phẳng bề mặt của lớp phủ đạt Ra < 10 μm, với độ dư gia công tối thiểu để phục vụ cho các công đoạn xử lý sau.
• Kiểm soát nhiệt độ chính xác: Kích thước vũng kim loại nóng chảy được kiểm soát chính xác, với lượng nhiệt đầu vào thấp, khiến phương pháp này trở nên lý tưởng cho việc phủ lớp trên các chi tiết có thành mỏng và kích thước nhỏ.

2. Phương pháp phủ laser bằng bột lệch trục (Phủ laser bằng bột định vị sẵn)

Nguyên lý công nghệ:
Sử dụng tia laser điểm hình chữ nhật kết hợp với hệ thống cấp bột bằng trọng lực, bột hợp kim trước tiên được rải lên bề mặt phôi, sau đó được nung chảy và định hình thông qua quá trình quét laser.

Các tính năng công nghệ:

• Hiệu suất sử dụng nguyên liệu cao: Hiệu suất sử dụng bột có thể đạt trên 95%.
• Vùng chịu ảnh hưởng nhiệt rộng hơn: Năng lượng laser tác động trực tiếp lên vật liệu nền, dẫn đến lượng nhiệt truyền vào cao hơn.
• Độ phẳng bề mặt hạn chế: Cần phải để dư gia công lớn hơn, dẫn đến chi phí sau gia công cao hơn.

3. Phủ lớp bằng laser với hệ thống cấp dây tốc độ cao

Nguyên lý công nghệ:
Một tia laser công suất cao, kết hợp với hệ thống cấp dây chính xác, làm nóng chảy sợi dây kim loại tại vùng tiêu điểm của tia laser để tạo thành lớp phủ. Công nghệ này bao gồm cả phương pháp cấp dây từ trung tâm và phương pháp cấp dây từ bên hông.

Ưu điểm của công nghệ cấp dây trung tâm:

• Tính linh hoạt đa hướng: Đầu bọc có thể di chuyển theo mọi hướng, không bị giới hạn về đường đi.
• Tính toàn vẹn của chùm tia: Tránh sự can thiệp từ nguồn cấp bên, đảm bảo chất lượng chùm tia được duy trì.
• Khả năng tương thích với các đường kính dây lớn: Hỗ trợ các đường kính dây từ 1,0–3,0 mm, đáp ứng các nhu cầu ốp lát đa dạng.

4. Các tính năng chính của công nghệ phủ lớp bằng laser với hệ thống cấp dây tốc độ cao

1. Thành tích xuất sắc về bảo vệ môi trường

Bằng cách sử dụng dây kim loại thay vì bột, quy trình này giúp loại bỏ hoàn toàn ô nhiễm bụi trong quá trình chế biến. Tỷ lệ sử dụng nguyên liệu đạt 100%, tuân thủ các tiêu chuẩn sản xuất xanh.

2. Lợi thế đáng kể về chi phí

Giá thành vật liệu dây là 50% phía dưới hơn so với vật liệu dạng bột. Với Tỷ lệ sử dụng vật liệu 100%, chi phí tổng thể thấp hơn đáng kể so với các phương pháp phủ bột truyền thống.

3. Khả năng xử lý hiệu quả

Dây được nung chảy trước khi đưa vào vũng kim loại nóng chảy, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Tốc độ phủ là 30% nhanh hơn so với các quy trình sử dụng bột truyền thống.

4. Kiểm soát nhiệt độ chính xác

Bằng cách kiểm soát chính xác vị trí tương đối giữa dây dẫn và tia laser, sự phân bố năng lượng được điều chỉnh một cách tinh vi, giúp đạt được mật độ năng lượng đường dây chỉ từ 0,29 KJ/cm, dẫn đến độ biến dạng tối thiểu của phôi.

5. Chất lượng lớp phủ tuyệt vời

• Độ dày lớp ốp đơn lớp: 1–4 mm
• Mật độ ốp: Tiếp cận mật độ lý thuyết
• Độ phẳng bề mặt: Tốt hơn đáng kể so với các quy trình hàn truyền thống
• Tỷ lệ pha loãng: Được kiểm soát ở phía dưới 3%

5. Tóm tắt về công nghệ

Nền tảng công nghệ phủ lớp bằng laser của Greenstone-Tech bao gồm cả quy trình cấp bột và cấp dây, mỗi quy trình đều có những ưu điểm và ứng dụng riêng biệt:

• Hệ thống cấp bột đồng trục rất lý tưởng cho các ứng dụng phủ lớp mỏng với độ chính xác cao trên các bề mặt phức tạp.
• Cấp liệu bột lệch trục mang lại lợi thế về chi phí trong việc sửa chữa các lớp phủ dày trên diện tích lớn.
• Cấp dây tốc độ cao nổi trội về tính bền vững môi trường, hiệu quả chi phí và chất lượng lớp phủ dày.

Các doanh nghiệp có thể lựa chọn giải pháp phù hợp nhất dựa trên các yêu cầu cụ thể về sản phẩm, tiêu chuẩn chất lượng và hạn chế về ngân sách của mình.