Phủ lớp bằng laser là một loại quy trình sản xuất gia công thêm bằng laser, trong đó vật liệu phủ được chọn lọc được phủ lên bề mặt của chi tiết nền, tạo ra liên kết kim loại với nền. Lớp phủ bề mặt này giúp tăng cường đáng kể khả năng chống ăn mòn, mài mòn, nhiệt độ cao, oxy hóa và một số tính chất điện của vật liệu nền. Công nghệ này được sử dụng để cải thiện hoặc sửa chữa bề mặt của chi tiết gia công sao cho đáp ứng các yêu cầu hiệu suất cụ thể của vật liệu, đồng thời tiết kiệm tài nguyên quý giá bằng cách tránh tiêu thụ không cần thiết các nguyên tố quý hiếm.

Hiện tại, phủ lớp bằng laser chủ yếu được áp dụng trong một số lĩnh vực then chốt: xử lý bề mặt các vật liệu như trục lăn, cánh tuabin khí, bánh răng, v.v., nhằm nâng cao hiệu suất của chúng; sửa chữa bề mặt các sản phẩm như rô-to và mũi khoan, trong đó chi phí sửa chữa chỉ bằng khoảng 20% so với chi phí tái chế tạo, giúp rút ngắn thời gian sửa chữa và đáp ứng nhu cầu cấp thiết về việc sửa chữa nhanh chóng các bộ phận quan trọng để đảm bảo hoạt động liên tục và đáng tin cậy tại các doanh nghiệp quy mô lớn. Ngoài ra, phủ lớp bằng laser Công nghệ này được sử dụng để phủ một lớp hợp kim có độ bền mài mòn và chống ăn mòn cực cao lên bề mặt khuôn, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của các bộ phận này.

Các vật liệu phủ laser thường được sử dụng

Các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong phủ lớp bằng laser bao gồm các hợp kim gốc niken, gốc coban, gốc sắt và vật liệu composite cacbua vonfram. Trong số này, vật liệu gốc niken được sử dụng phổ biến nhất do tính hiệu quả về chi phí so với vật liệu gốc coban. So với các phương pháp truyền thống như hàn, mạ điện, phun và lắng đọng hơi hóa học, phủ lớp bằng laser công nghệ mang lại những lợi ích sau:

Tốc độ làm mát nhanh: Quá trình đông đặc nhanh cho phép phôi đạt được cấu trúc hạt mịn hoặc tạo ra các pha mới như trạng thái không cân bằng hoặc trạng thái vô định hình, những điều không thể đạt được thông qua các quá trình cân bằng.

Độ pha loãng lớp phủ thấp: Vật liệu phủ tạo thành một liên kết kim loại bền vững hoặc liên kết khuếch tán bề mặt với vật liệu nền. Bằng cách điều chỉnh các thông số như công suất laser, kích thước chùm tia và tiêu cự, có thể thu được lớp phủ chất lượng cao với thành phần và tỷ lệ pha loãng được kiểm soát.

Độ biến dạng nhiệt tối thiểu: Nhờ sử dụng mật độ công suất cao trong quá trình phủ lớp nhanh, có thể kiểm soát và giảm thiểu biến dạng xuống mức nằm trong giới hạn dung sai lắp ráp của chi tiết. Nếu chi tiết được xử lý bằng quy trình cải thiện bề mặt bằng laser sau khi phủ lớp, các ứng suất bên trong sẽ được loại bỏ và độ giòn được giảm thiểu, từ đó mang lại kết quả tốt nhất.

Lựa chọn bột linh hoạt: Hầu như không có hạn chế nào đối với các loại bột có thể sử dụng, và có thể lựa chọn bất kỳ loại vật liệu bột nào tùy theo yêu cầu của quy trình, đặc biệt là trong các trường hợp phủ hợp kim có điểm nóng chảy cao lên các kim loại có điểm nóng chảy thấp.

Lớp ốp chọn lọc: Phủ lớp bằng laser cho phép ốp lát có chọn lọc, giúp giảm lượng vật liệu tiêu thụ đồng thời nâng cao hiệu suất, từ đó trở thành một giải pháp kinh tế hiệu quả.

Tiếp cận các khu vực khó tiếp cận: Phủ lớp bằng laser có thể được áp dụng cho các khu vực khó tiếp cận, miễn là chùm tia laser và bột có thể tiếp cận được các vùng cần thiết.

Đa dạng về độ dày của lớp ốp: Độ dày của lớp phủ có thể được điều chỉnh, và cùng một khu vực có thể được phủ nhiều lần để nâng cao chất lượng lớp phủ.

Phương pháp phủ lớp bằng laser trong sửa chữa và bảo dưỡng linh kiện

Hư hỏng linh kiện, đặc biệt là ở trục truyền động, thường liên quan đến sự mài mòn không đều tại nhiều vị trí khác nhau như các vị trí lắp ổ trục và các khu vực tiếp xúc trực tiếp. Ngay cả những bộ phận thường xuyên bị mài mòn hoặc ăn mòn cũng có thể chỉ xuất hiện hư hỏng ở những khu vực cụ thể. Nhiều bề mặt cũng có thể có các đặc tính không tròn và không tuyến tính, đòi hỏi quy trình phủ lớp có thể thích ứng với nhiều hướng khác nhau trong cùng một thao tác. Điều này đặc biệt khó khăn đối với các máy truyền thống hoạt động theo đường thẳng, nhưng robot có cánh tay cơ khí có thể mô phỏng các chuyển động giống con người để xử lý các tác vụ như vậy, giúp phủ lớp bằng laser rất phù hợp cho các chi tiết có các đặc điểm không tròn và không thẳng. Các máy công cụ truyền thống, đặc biệt là máy tiện CNC, vẫn thường được sử dụng làm phương tiện chuyển động trong quá trình phủ lớp.

Ứng dụng công nghiệp của công nghệ phủ lớp bằng laser

Hiện tại, phủ lớp bằng laser được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như đóng tàu và máy móc khai thác mỏ, đặc biệt là để sản xuất hoặc sửa chữa các bộ phận chuyển động lớn quan trọng. Khả năng sửa chữa và nâng cấp nhanh chóng các bộ phận quan trọng này là một lợi thế đáng kể trong các ngành công nghiệp này, vì nó giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và kéo dài tuổi thọ của các máy móc đắt tiền.