Stal niskowęglowa ze względu na niskie koszty produkcji, w przemyśle obronnym, lotniczym i życiu codziennym odgrywa niezastąpioną rolę, ale jej niska twardość i odporność na zużycie, łatwa do wykonania awaria lub uszkodzenie sprzętu mechanicznego skutkujące poważnymi stratami ekonomicznymi, przybliżone szacunki, na świecie co roku z powodu zużycia spowodowanego przez około 40% strat materiałowych. W wyniku zużycia urządzenia mechaniczne, komponenty i konstrukcyjne części konstrukcyjne ulegają awariom i złomowaniu do około 80%. Naukowcy skupiają się na tym, jak zmniejszyć zużycie materiałów.
Jako „zielona” technologia regeneracji charakteryzująca się wysoką produktywnością i niskim poziomem zanieczyszczeń, napawanie laserowe może wytworzyć powłokę o wysokiej wydajności na powierzchni taniego i niskowydajnego materiału matrycowego, zmniejszyć marnotrawstwo zasobów i obniżyć koszty produkcji. Ponieważ napawanie laserowe ma wiązania międzyatomowe, ma większą siłę wiązania niż inne metody obróbki powierzchni, dzięki czemu powierzchnia matrycy ma lepszą odporność na tarcie i zużycie, odporność na korozję, odporność na korozję kawitacyjną, odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze i tak dalej. Dlatego technologia napawania laserowego ma coraz szersze badania i zastosowanie w wysokowydajnym przygotowaniu powłok, regeneracji nieefektywnych części i innych aspektach, a perspektywy rynkowe są dość znaczne.
Parametry procesu napawania laserowego
Napawanie laserowe obejmuje wiele dziedzin, takich jak materiały, fizyka, chemia i metalurgia, a proces jest dość złożony. Oprócz określonych właściwości układu laserowego, materiałów matrycowych i materiałów okładzinowych, istotny wpływ na jakość makroskopową będą miały parametry techniczne procesu napawania laserowego, sposób podawania materiału okładzinowego oraz tryb skanowania wiązki laserowej , mikrostruktura i użyteczność warstwy napawania laserowego. Dobór parametrów procesu ma istotny wpływ na jakość makroskopową, mikrostrukturę i właściwości warstwy okładzinowej. Parametry procesu napawania laserowego obejmują głównie moc lasera, wielkość plamki, prędkość skanowania, szybkość wiązania i prędkość podawania proszku lub grubość wstępnie powlekanego proszku. Podczas procesu napawania parametry procesu można dostosować w zależności od składu proszku stopu okładzinowego i wymaganej wydajności. W zależności od konkretnych warunków okładzinowych, optymalizacja parametrów technicznych jest ważną gwarancją przygotowania wysokiej jakości warstw okładzinowych.
Najlepsze parametry procesu napawania laserowego uzyskano wykorzystując szerokość, wysokość i głębokość warstwy napawania. Zwraca się także uwagę, że najważniejszym czynnikiem jest prędkość skanowania, następnie moc lasera, a najmniej istotnym czynnikiem jest rozogniskowanie. W przypadku różnych materiałów i podłoży okładzinowych istnieje krytyczna wartość energii właściwej, aby osiągnąć dobre formowanie okładziny laserowej. Gdy energia właściwa zastosowana w procesie napawania jest większa od energii właściwej krytycznej, można przygotować warstwę napawania o dobrym wiązaniu metalurgicznym. W przypadku tego samego materiału okładzinowego i matrycy, gdy energia właściwa jest podobna, na ogół stosuje się małą moc i małą prędkość skanowania. Szybkość nagrzewania w tym procesie jest mała, czas nagrzewania jest dłuższy, różnica temperatur między warstwą okładziny a metalem osnowy jest niewielka, naprężenia termiczne są małe, a tendencja do pękania jest niewielka.
Materiał okładzinowy
Napawanie laserowe poprawia głównie wydajność poprzez poprawę właściwości fizycznych i chemicznych powierzchni materiału podłoża. Skład określa wydajność, a skład warstwy okładzinowej zależy głównie od rodzaju użytego materiału okładzinowego. Materiał okładziny jest kluczowym czynnikiem wpływającym na właściwości użytkowe warstwy okładziny. Obecnie głównymi stosowanymi proszkami okładzinowymi są samotopliwy proszek stopowy, proszek ceramiczny i materiały kompozytowe na bazie złota.
1. Samotopliwy proszek stopowy
Samotopliwy proszek stopowy odnosi się do proszku dodawania pierwiastków B i Si do stopów na bazie żelaza, kobaltu i niklu. B i Si pełnią w procesie napawania laserowego funkcje samoodtleniania i żużlowania. Żużel o małym ciężarze właściwym pokrywa powierzchnię warstwy okładziny, chroniąc roztopione jeziorko i zapobiegając nadmiernemu utlenianiu roztopionego jeziorka. Ten rodzaj materiału dobrze dostosowuje się do zwykłej stali węglowej, przygotowana powierzchnia powłoki jest gładka, ma mniej defektów i może tworzyć doskonałe połączenie z osnową. Obecnie powszechnie stosowane samotopliwe proszki stopowe obejmują głównie trzy rodzaje proszków: samotopliwy stop na bazie niklu, samotopliwy stop na bazie Co i samotopliwy stop na bazie Fe. Samotopliwy proszek stopowy na bazie Co i Ni oraz materiały matrycowe mają dobrą zwilżalność, dużą odporność na korozję, mają pewne działanie samosmarujące w warunkach wysokiej temperatury, ponieważ koszt jest stosunkowo wysoki, powszechnie stosowane w przemyśle lotniczym, naftowym i innych dziedzinach przemysłu wymagają odporności na zmęczenie, odporności na korozję, odporności na zużycie i odporności na wysoką temperaturę części precyzyjnych; Samotopliwy proszek stopowy na bazie Fe ma pewną odporność na zużycie i niską cenę, ale powłoka stopowa jest podatna na pękanie, utlenianie i defekty porowatości w procesie napawania laserowego, który jest szeroko stosowany w przedmiocie obrabianym z pewnymi wymaganiami dotyczącymi odporności na zużycie, oraz materiałem matrycy jest głównie żeliwo i stal niskowęglowa.
2. Proszek ceramiczny
Ceramiczne materiały proszkowe są uważane za najlepszy wybór do przygotowywania powłok o specjalnych parametrach ze względu na ich wysoką twardość i wytrzymałość, doskonałą odporność na zużycie, odporność na korozję i stabilność w wysokiej temperaturze. Materiały ceramiczne charakteryzują się jednak bardzo niską ciągliwością, większą kruchością i większym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, a powłoka jest łatwa do pękania. Aby rozwiązać ten problem, niektórzy badacze ograniczają skłonność powłoki do pękania poprzez dodanie pośredniej warstwy przejściowej lub nawet dodanie do materiału ceramicznego tlenków TiO2 i CaO o dużej liczbie szeregowej rozszerzalności, jednak wyniki badań są w dalszym ciągu niezadowalające i wymagają dalszych badań .
3. Proszek kompozytowy
Proszek kompozytowy został opracowany w celu przezwyciężenia poważnych pęknięć, które mogą wystąpić pomiędzy powłoką ceramiczną a podłożem ze względu na różnice w ich właściwościach. Odnosi się do nowego systemu materiałów okładzinowych utworzonego przez dodanie różnych twardych materiałów o dużej twardości do proszku metalu lub stopu i równomierne wymieszanie. Twardy materiał stosuje się jako fazę wzmacniającą w warstwie napawania laserowego, a proszek metalu lub stopu działa głównie jako faza wiążąca i warstwa przejściowa, co może sprzyjać dobremu przejściu między twardym materiałem a osnową metalową, dzięki czemu warstwa okładzinowa jest dobrze uformowana i charakteryzuje się dużą twardością. Materiały twarde składają się głównie z materiałów ceramicznych o wysokiej temperaturze topnienia i dużej twardości. Proszek stopu metalu to głównie baza Fe, baza Ni i baza Co, trzy rodzaje samotopliwego proszku stopowego. Metoda dodawania twardych materiałów: najpierw proszek twardego materiału dodaje się bezpośrednio do proszku stopu metalu i równomiernie miesza; Drugi ma postać proszku stopowego pokrytego twardymi materiałami. W zależności od rzeczywistych warunków stosowania, proszek stopu na bazie metalu dopasowany do odpowiedniego twardego wzmocnienia można równomiernie wymieszać, tworząc wymagany proszek kompozytowy. Powłoka kompozytowa z osnową metalową wzmocnioną ceramiką jest przygotowywana na wybranym materiale osnowy za pomocą technologii napawania laserowego, co nie tylko sprawia, że warstwa okładziny ma wysoką wytrzymałość i wytrzymałość, ale także w pełni wykorzystuje fazę twardego utwardzania w celu poprawy właściwości metalu osnowy materiału, który stał się gorącym tematem badawczym.
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.