Urządzenie robocze sprzętu do napawania laserowego obejmuje głównie laser, urządzenie podające, dyszę do napawania, platformę obróbczą i system sterowania. W przypadku całego sprzętu do napawania laserowego urządzenie z dyszą do napawania jest najważniejszą częścią całego sprzętu, jego główną rolą jest transmisja, ogniskowanie, transformacja wiązki laserowej i synchroniczna transmisja proszku okładzinowego. Kluczowymi technologiami dyszy napawającej są kształtowanie laserowe i ogniskowanie transformacyjne, zbieżność transmisji i wtrysku materiałów okładzinowych oraz łączenie materiałów optycznych. Drugi to laser, a obecnie głównymi laserami do stosowania są lasery na dwutlenek węgla, lasery YAG i lasery półprzewodnikowe. Laser na dwutlenek węgla jest obecnie najpowszechniej stosowanym laserem w Chinach i łatwiej jest uzyskać dużą moc, ale ma wady w postaci zbyt dużej objętości i wysokiego jednostkowego zużycia energii. Ze względu na rozwój technologii stopień wykorzystania laserów YAG stale rośnie, co pozwala osiągnąć transmisję światłowodową i poprawić elastyczność części. Zaletami laserów półprzewodnikowych są: wysoki współczynnik konwersji elektrooptycznej, niska cena sprzętu, małe rozmiary, niższe koszty konserwacji, większa przydatność do stosowania i szereg zalet.
Zalety i wady napawania laserowego
1. Zalety napawania laserowego
Okładzina laserowa ma ogólnie wysoką twardość, odporność na zużycie, odporność na korozję, odporność na utlenianie i inne cechy, zwłaszcza odporność na korozję, co bardzo pomaga przedłużyć żywotność materiałów, zaoszczędzić drogie metale, zaoszczędzić zasoby i uniknąć problemów z zanieczyszczeniem środowiska. W porównaniu z innymi tradycyjnymi metodami modyfikacji powierzchni podłoża stopień rozcieńczenia warstwy okładziny złożonej z okładziny laserowej jest niższy (zwykle 5% ~ 8%) i łatwo jest utworzyć cieńszą warstwę okładziny. Zastosowanie tej metody nie tylko obniża koszty, ale także poprawia efektywność okładzin. Napawanie laserowe charakteryzuje się małą strefą wpływu ciepła i niewielkimi odkształceniami, a jego szybkość chłodzenia jest bardzo duża (102 ~ 106 K/s), co powoduje powstawanie gęstych struktur. Obecnie proces napawania laserowego jest sterowany komputerowo, przy użyciu sterowania cyfrowego i w pełni zautomatyzowanego, a parametry procesu są stabilniejsze w procesie operacyjnym, przygotowana warstwa napawania jest bardziej jednolita, a poziom błędów jest niższy. Napawanie laserowe jest szeroko stosowane w lotnictwie, energetyce elektrycznej, samochodach, statkach, przemyśle naftowym i innych dziedzinach. Technologia napawania laserowego może obejmować prawie każdy materiał metalowy lub ceramiczny na metalu lub stopie.
2. Wady napawania laserowego
(1) Łatwe do wytworzenia porów. W procesie napawania gaz znajdujący się w roztopionym jeziorku jest zbyt późno na uwolnienie, co doprowadzi do powstania porów w warstwie okładziny. W przypadku podłoża samotopnikowego, ponieważ zawiera ono dużą ilość odtleniacza krzemowo-borowego, reakcja odtleniania nastąpi najpierw w procesie napawania, w wyniku czego powstają odpowiednie związki borokrzemowe, które mogą izolować powietrze. Gdy czas nagrzewania okładziny będzie wystarczająco długi, reakcja odtleniania może zostać w pełni przeprowadzona i nie powstaną żadne dziury gazowe. Jednakże czas nagrzewania płaszcza laserowego jest krótki, a szybkość chłodzenia duża, a reakcja odtleniania nie jest wystarczająca, więc te odtleniacze nie mogą dawać efektów i łatwo jest tworzyć pory. Ogólnie rzecz biorąc, prawie trudno jest uniknąć szparek i można je kontrolować jedynie za pomocą pewnych środków. Typowe metody obejmują zapobieganie utlenianiu proszku stopowego przed użyciem, suszenie materiału okładzinowego przed użyciem i tak dalej.
(2) Łatwe do złamania. W procesie napawania, topienie, krzepnięcie i chłodzenie zachodzą w krótkim czasie, a różne naprężenia, takie jak naprężenia termiczne i naprężenia strukturalne, pozostają. Dodatkowo, jeśli parametry procesu zostaną ustawione nieprawidłowo, również pojawią się pęknięcia. Według dotychczasowych wyników badań istnieje kilka metod eliminacji pęknięć w procesie okładzinowym: Rozsądny skład materiałów okładzinowych. Prawidłowy dobór parametrów procesu i technologii okładzin. Nałożenie powłoki na powierzchnię podłoża poprawia zwilżalność warstwy okładziny. Proces napawania optymalizowany jest w oparciu o charakterystykę działania naprężeniowego warstwy okładziny.
(3) Brak jednolitych standardów. Laserowe materiały okładzinowe nie utworzyły specjalnego systemu materiałowego i nie ma jednolitego standardu w zakresie stosowania materiałów okładzinowych, co powoduje wzrost kosztów i zmniejszenie korzyści ekonomicznych. Dodatkowo brak jednolitego standardu parametrów procesu utrudnia komunikację pomiędzy laboratoriami a firmami.
Popraw wybór materiałów na okładziny laserowe odporne na korozję powierzchniową
Materiał okładziny jest jednym z głównych czynników wpływających na warstwę okładziny. Wydajność warstwy okładzinowej zależy głównie od materiału okładziny. Od czasu pojawienia się technologii napawania laserowego badacze przywiązują dużą wagę do wyboru materiału na okładzinę.
1. Samotopliwy proszek stopowy na bazie Ni
Samotopliwy proszek na bazie niklu ma dobrą odporność na korozję, a jego cena jest bardziej umiarkowana, dlatego jest również najczęściej stosowany w badaniach. Nadaje się do podłoży, które wymagają poprawy odporności na korozję cieplną i na tym etapie można go podzielić na serie stopów Ni-B-Si i Ni-Cr-B. Zawartość niklu wynosi około 75%, zawartość chromu około 15%, a zawartość krzemu i boru około 6%. Syntetyzowany proszek stopowy ma nie tylko znacznie wyższą odporność na korozję, ale także ma stosunkowo wysoką wydajność kosztową.
2. Samotopliwy proszek stopowy na bazie kobaltu
Sam kobalt ma dobrą odporność na korozję, a proszek stopowy utworzony z kobaltu i chromu zawiera węgliki, takie jak Cr7C3 i borki, takie jak Cr2B. Kobalt ma dobrą odporność na korozję, chrom ma również dobrą odporność na utlenianie, więc z punktu widzenia jego właściwości materiałowych nadaje się do odporności na korozję z materiałem okładziny laserowej, a także zawiera nikiel, chrom, węgiel i żelazo, ale ma także zaletą jest zmniejszenie powstawania pęknięć. Chabrol i in. w wyniku eksperymentów stwierdzono, że materiały na bazie kobaltu mają tę zaletę, że poprawiają stan naprężenia na granicy faz i zwiększają siłę wiązania. Jednak jego koszt jest stosunkowo wysoki w porównaniu z innymi materiałami.
3. Samotopliwy proszek stopowy na bazie żelaza
Samotopliwy proszek stopowy na bazie żelaza jest najczęściej stosowany w żeliwie i stali niskowęglowej, a jego największą zaletą jest niska cena i odporność na zużycie. Ale bardzo łatwo jest go utlenić, nawet jeśli dodatek boru, niklu, chromu i innych pierwiastków nie może zrekompensować jego łatwych właściwości utleniających. Dlatego jego wszechstronność jako materiału okładzinowego odpornego na korozję jest słaba.
Podsumowując, powyższe trzy rodzaje proszku stopowego mają swoje zalety i wady, należy je wybrać w zależności od aktualnej sytuacji, w zakresie odporności na korozję, biorąc pod uwagę opłacalność obudowy, samotopliwy proszek stopowy na bazie niklu jest bardziej odpowiedni wybór.
4. Inny proszek metalowy
Oprócz powyższych trzech rodzajów proszku metalicznego istnieje kilka innych materiałów, takich jak baza tytanowa, baza miedziana, podstawa aluminiowa, baza magnezowa i baza chromowa, a także materiały okładzinowe ze związków międzymetalicznych. Materiały te wykorzystują swoje specjalne właściwości do osiągnięcia różnych funkcji, takich jak odporność na korozję, odporność na utlenianie, odporność na zużycie itp. Na przykład badacze przesłali proszek aluminiowy za pomocą lasera na powierzchnię podłoża, a także uzyskali powłokę z dobrym wykonaniem. Istnieje również proszek na bazie magnezu, który jest częściej stosowany do napawania laserowego stopu magnezu jako podłoża, dzięki czemu odporność na korozję powierzchni podłoża magnezowego została znacznie poprawiona, zwłaszcza w eksperymencie, badacz użył roztworu chlorku sodu do przeprowadził testy korozyjne i stwierdził, że jego odporność na korozję została znacznie poprawiona.
5. Proszek ceramiczny
Proszek ceramiczny obejmuje głównie proszek ceramiczny tlenkowy i proszek ceramiczny krzemianowy, wśród których proszek ceramiczny tlenkowy jest często stosowany w napawaniu laserowym. Ponieważ może skutecznie poprawić odporność na zużycie, odporność na korozję i odporność na utlenianie osnowy, często stosuje się ją jako warstwę okładzinową odporną na korozję. Jednak ze względu na dużą różnicę właściwości fizykochemicznych proszku ceramicznego i metalu na powierzchni podłoża, warstwa okładziny łatwo pęka i odpada. Choć do warstwy tranzytowej i warstwy okładzinowej dodano CaO, SiO2 i inne substancje, co złagodziło tę sytuację, nie rozwiązało to całkowicie problemu pęknięć i odpadania warstwy okładziny ceramicznej.
6. Proszek kompozytowy
Proszek kompozytowy składa się głównie z dwóch lub więcej rodzajów materiałów o różnym składzie i różnych właściwościach proszku, odnosi się głównie do węglika, borku, azotku, tlenku i innych twardych materiałów ceramicznych o wysokiej temperaturze topnienia oraz mieszanego przygotowania proszku ze złota. Pod działaniem laserowego proszku kompozytowego może lepiej łączyć dobrą wytrzymałość metalu i doskonałe właściwości odporności na korozję, odporność na zużycie i odporność ceramiki na wysoką temperaturę, a także można skutecznie kontrolować zjawiska utraty spalania i ulatniania się materiałów, co to gorący kierunek badań w dziedzinie napawania laserowego. Wśród nich najczęściej badane i stosowane są proszek stopu węglika i proszek stopu tlenku. Cząstki węglika w proszku kompozytowym można dodać bezpośrednio do jeziorka wytopu laserowego lub zmieszać z proszkiem metalu do jeziorka wytopu laserowego, ale skuteczniejszym sposobem jest dodanie w postaci proszku złożonego powlekanego metalem (takiego jak węglik powlekany niklem , węglik pokryty kobaltem).
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. to zaawansowane technologicznie przedsiębiorstwo specjalizujące się w badaniach i rozwoju, produkcji i sprzedaży automatycznej maszyny do napawania laserowego, szybkiej maszyny do napawania laserowego, maszyny do hartowania laserowego, spawarki laserowej i laserowego sprzętu do drukowania 3D. Nasze produkty są tanie i sprzedawane w kraju i za granicą. Jeśli interesują Cię nasze produkty, skontaktuj się z nami pod adresem bob@gshenglaser.com.