Hızlı Yüzey Özelliklerlerini Geliştirmek için Lazer Cladding Kullanımı

Hızlı çalışanlar, mühendislikte henüz kritik bileşenler arasındadır.Süresel yapılarda, betonarme, performansları doğrudan güvenlik, güvenilirlik ve hizmet yaşamı etkiler. Geleneksel yüzey tedavileri - elektroplatma, sphating, veya termal diffüzyon gibi - korozyon direncini artırmak, direnç sağlamak ve sertleştirmek için uzun süredir kullanılmaktadır. Ancak, işletim ortamları daha talep edilen, geleneksel kaplamalar genellikle kısa sürede azalır. Lazer cladding, yüksek performanslı kaplamalar ve yüksek performanslı kaplamalar ile ortaya çıktı.

Lazer Cladding

Lazer kladding, bir yemleme materyalinin erimiş bir lazer kirişini kullanan bir katkıdır - küçük bir ısı-kırık bir bölgede (HAZ) ve alt bileşenden oluşan minimum bozulma.

Temel Süreç Adımları

1. [FONT:0]Surface Hazırlık: [Dönder:[Döncük substratı temizlenmiş ve genellikle oksitleri kaldırmak ve adhesion için uygun bir yüzey kabalığı oluşturmak için temizlenmiş.
2. [FONT:0)Cladding Head Up:[[Dönetici: 1 ) Bir lazer başı, konaksiyonel toz teslim (veya tel feeder) genellikle bir robot kolu veya CNC sistemi hassas kontrol için kullanıyor.
3. [FONT:0)Laser s.: [Dönetici: [Döntgen: 0,4] Lazer, substratın ince bir katmanını ve gelen beslemesi aynı anda, lazer hareket olarak hızla sağlam bir erimiş havuz oluşturur.
4. [FONT=0)Layer Build-Up:[Dönetici:[Dönetici:0) Çok sayıdaki çakış parçaları daha büyük alanları kaplayarak veya kalın kaplamalar inşa etmek için depolanabilir.
5. [FONT:0)Post-Treatment (Okul): ), kaplama materyaline bağlı olarak, post-cladding ısı tedavisi (örneğin, yaşlanma, stres rahatlama) veya işleme nihai toleranslar ve yüzey bitirmek için uygulanabilir.

Lazer Cladding Konsülleri

İki birincil yemleme yöntemi yaygındır: Toz besleme ve tel besleme. Toz bazlı cladding, işlevsel olarak derecelen kaplamalar dahil olmak üzere malzeme kompozisyonunda daha fazla esneklik sunar. Wire-fed cladding diğer yandan, yüksek verimlilik ve hassas kiriş kontrolü ile, birçok endüstriyel kanalda standart haline gelir.

Hızlılaştırıcılar için lazer Cladding'in temel Faydaları

Lazer cladding geleneksel kaplama süreçleri ile elde etmek zor olan bir yüzey özelliklerini verir. Her fayda daha uzun uç koşullar altında daha uzun hareketli hayata katkıda bulunur ve performansları gelişmiştir.

Üstün Giyim Direnişi

Sert ışınlara (t Morgan, kromyum) veya kobalt bazlı alaşımlara dayanan kaplamalar, 60 HRC'yi aşan sert değerleri elde edebilir. Bu, cıvatalı eklemler gibi uygulamalarda sert ve yapıştırıcı aşınmayı dramatik bir şekilde azaltır.

Geliştirilmiş korozyon Koruma Koruma

Korozyona dayanıklı alaşımları (örneğin, nikelik membranlar-molybdenum süperalloyları, Hastelloy veya paslanmaz çelik tozları) seçerek lazer cladding, tuzlu sprey, asitlik ortamlara karşı bir bariyer yaratabilir ve yüksek sıcaklık oxidasyona karşı. Metalurjik bağlar sık sık sık plakalı kaplamalar başlatır.For sea ve offshore taşıyıcılar için lazer cladding, lazer cladding, tuzlu bir iyileşme sağlayabilir.

Yerelleştirilmiş ve Malzeme-Efficient Application

Lazer cladding, mühendislerin sadece ihtiyaç duyduğu yerde uygulamalarını sağlar - örneğin, bir cıvata başının yüzeyinde, iplikler veya shank – tüm kısmı maskelemeden. Bu hedefli yaklaşım pahalı alaşım tozunun tüketimini azaltır ve post-cladding kimyası ile ilişkili sorunları azaltır.

Bulk Embrittlement olmadan gelişmiş Yüzey Sertliği

Birçok yüksek kuvvetlendiricisi, elektroplating sırasında hidrojen embrittlementine karşı hassastır. Lazer cladding kuru, non-electrolytic process, tamamen hidrojen seçiciliğinin riskini ortadan kaldırır.

Metalurjik Aşırı Adhesion için

Resimdeki termal sprey veya yapıştırıcı bağlarının aksine, lazer cladding gerçek bir metalurjik füzyon üretir. Bu, yüksek hear yükleri (örneğin, tork sıkılama) veya termal bisiklet sırasında, kaplama, 100 MPa'nın rutin olarak elde ettiği güçlü yanları test etmeyecektir.

Endüstriyel Uygulamaları

Lazer-kliyeli taşıyıcılar zaten başarısızlıkların felaket sonuçlara veya son derece yüksek yedek maliyetlere yol açabileceği sektörlerde dağıtılıyor.

Havacılık Uzay Uzay Uzay Uzay

Uçak taşıyıcıları, geniş sıcaklık hızlarına, motor egzozuna ve agresif temizlik kimyasallarına katılmalıdır. Örneğin, titanyum alaşımları [Dönderlik aşamasında kullanılan bir lazer bazlı kaplamadan yararlanılırlar, fresk ve korozyona karşı lazer kaplamaları değerlendirilir.)

Petrol veamp; Gaz

Down delük aletleri ve alt deniz konektörleri, sağlam bir süperalloydan gelen taşıyıcılara güveniyor ve yüksek baskı.Inconel 625 gibi lazerler, sağlam bir süperalloydan elde edilen maliyete uygun bir alternatif sunuyor. A 2018 Noel ağacı cıvataları üzerinde çalışma, hizmet hayatındaki% 300 artış gösterdi.

Otomotiv Otomotiv Otomotiv Otomotiv

Yüksek performanslı motorlarda ve sürücülerde, çubuk-kırıklar ve kafalı ısılar deneyimi döngüsü yorgunluk ve yüksek sıcaklıklara karşı lazerler. bir TIP-karbide-reinforced demir bazlı kaplama, iplikleri gale ve önyüklemeyi azaltabilir.

Deniz ve Offshore Yenilenebilirler

Offshore rüzgar türbini kule cıvataları ve gemi hull taşıyıcıları sürekli tuz spreyi ve biyofouling. Lazer, yüksek korozyona dayanıklı Hastelloy C-276 alan tarafından test edildi, beş yıl sonra Kuzey Denizi ortamında uygun bir korozyona maruz kaldı.

İnşaat ve Altyapı

İskoçya'daki Forma Yolu Köprüleri ve çelik yapı bağlantıları giderek artan bir şekilde lazer kaplamalarla belirlenir.Anahtar Mühendisleri Kurumu'nun ) ihtiyacını ortadan kaldırmak için yüksek güçlü paslanmaz çelik kaplamalar kullandı.

Diğer Kaplama Teknolojileri ile Karşılaştırma

Lazer kladding'in bağlantı kaplama alanına nasıl uygun olduğunu takdir etmek için, onu yerleşik yöntemlere karşı karşılaştırmaya yardımcı olur.

Hard Chrome Plating

Hard Krom mükemmel aşınma direnci sağlar ancak mikro-kahkalama, çevresel düzenlemeler (hexavalent kromyum), ve hidrojen embrittlement. Lazer cladding toksisite endişelerini ortadan kaldırır ve çatlakları çatlaklar olmadan karşılaştırılabilir veya üstün aşınma direnci sunar.

Termal Sprey (HVOF, Plazma)

Yüksek yüksek çözünürlükte oksijen yakıt (HVOF) ve plazma sprey kaplamalar yüksek sert ve korozyon direnci elde eder, ancak mekanik bağlara güvenirler.In threaded Connecters, assembly sırasında kaplama dislodgment riski daha yüksektir. Lazer cladding'nin metalurical bağı, oar altında daha büyük bir güvenilirlik sağlar.

Fiziksel Vapor Deposition (PVD)

PVD kaplamaları (örneğin, TiN, CrN) ince (2-5 μm) ve düşük yük uygulamaları için ideal.Sürücü kaplamalar için (örneğin, yüksek yoğunlukla bu kadar kalın kaplamalara dayanabilen tek non-görüler işlemdir.

Diffüzyon Kaplamaları (Carburing, nitriding)

Bu termokimyasal süreçler sadece substratın yüzey kimyasını değiştirirler. Tamamen farklı bir alaşım kimyasını (örneğin, nikel bazlı süperalloy) tanıtamazlar ve kalınlıkları oluşturmazlar. Lazer cladding hem kimyada hem de önemli kaplamaların ekine izin verir.

Süreçler ve En İyi Uygulamaları

Başarılı lazer kladding ofseters, birçok parametrenin dikkatli kontrolüne bağlıdır. Aşağıda, mühendislerin tutarlı, yüksek kaliteli kaplamalara ulaşmak için ele alması gereken önemli faktörlerdir.

Altstrate Material ve Pre conditionsing

Çelikler (karbon, alaşım, paslanmaz), titanyum alaşımlar ve nikel alaşımlar yaygındır. Yüzey, petrol, pas ve ölçek ücretsiz olmalıdır. Grit bir ışık veya silikon ile patlama tipik, ultrasonik temizlik ile takip edilebilir. Pre ısıtma, yüksek karbonlu çelikleri azaltmak için gerekli olabilir.

Toz Seçimi ve İşleme

Toz özellikleri -parça boyutu (tipik olarak 45-105 μm), morfoloji (üresel olarak iyi ak için tercih edilir), ve kimyasal saflık - yarı iletken olarak kaplama kalitesini etkiler. Tozları kuru, kontrollü ortamlarda depolamak için yıkamak.

Lazer Parametreleri

Anahtar parametreler lazer gücü içerir (genellikle 1-6 kW forseter boyutlar), spot çapında (1-4 mm), tarama hızı (5-20 mm /s), ve toz besleme oranı (5-30 g/min) Özel enerji yoğunluğu, kaplamanın aşırı dillendirilmesi olmadan tam bir şekilde optimize edilmelidir.

Geometrik Daha Hızlıcılar için Görüşler

Konulanan alanlar, kontraseptif işlemeyi etkileyen boyutsal değişikliklerden kaçınmak için kesin bir açıklama gerektirir. Multi-ksilik CNC veya robot konumlandırma, ipliklerin helical yolunu takip etmek için kullanılır.For Waterfront kafaları için, bir silindirik kladding kalıbı ile çakışması tipikdir. Post-kladding işleme (dönüşüm, taşlama) genellikle son boyutları geri yüklemek ve gerekli yüzey bitirmek için gereklidir (Ra < 1.6 μm).

PostCladding Heat Tedavisi

Stresli rahatlama eklenme (örneğin, 600-800 °C bir saat boyunca) kaplama ve ısı kaynaklı bölgede kalıcı stresleri azaltabilir.

Kalite Güvencesi

Yıkıcı olmayan test (ultrasonik, eddy akım) kaplama kalınlığını ve altyüz kusurları tespit edebilir.Destructive test - viraj testleri, mikrohardness traverses ve korozyon tuzu gibi - aynı üretimden örnek kuponlar üzerinde yapılmalıdır. Cross-sectional metalurography tahvil kalitesini ve porosity ortaya çıkarır.

Meydanlar ve Sınırlar

Avantajlarına rağmen, lazer cladding evrensel bir çözüm değildir. Mühendisler aşağıdaki kısıtlamalardan haberdar olmalıdır:

• [FONT:0)Küresel ve İşletim Maliyetleri: Yüksek Güç lazer sistemleri, hassas konum ve toz işleme ekipmanları önemli bir yatırım temsil eder - bir üretim hücresi için 500.000'den fazla.
• [FONT:0]Throughput:[Dönetici:[Dönetici: 0) Cladding oranları genellikle 50-300 cm2/min ile sınırlıdır, bu yüksek hacimli üretim için daha yavaş olabilir. Ancak, süreç çok-beam ve dual-tel yaklaşımlarla daha hızlı hale gelir.
• [FONT=0]Complex Geometriler: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜSTRİYELER: 0 ) Küçük hacimli taşıyıcılar (M6) aşırı dillendirme veya ısı inşa etmeden clade'den daha zor olabilir.
• [FONT:0)Residual Stresler ve İttifak: Hızlı sağlamlaştırma, sabit olmayan bir şekilde bükmeye neden olabilecek stres yaratır.
• [FONT=0)Skill Gereksinimler:[Dönetici: [Dönetici: 0,4] Süreç geliştirme, lazer fiziğinde uzmanlık gerektirir, metalurji ve otomasyon. Yetenekli teknisyenler ve simülasyon yazılımı (örneğin, sonlu elemanlar termal modeller) bu bariyeri hafifletebilir.

Future Yol Tarifi

Her iki akademik ve endüstriyel laboratuvarda devam eden çalışmalar, lazer kladding'i daha geniş bir bağlantı için kabul etmeye zorluyor.

Otomasyon ve In-Line Kalite Kontrol

Vizyon sistemleri ve makine öğrenme algoritmaları gerçek zamanlı olarak erimiş havuz istikrarsızlığını tespit etmek için entegre edilmiştir. Lazer gücünün kapalı ve besleme oranı yüksek hızlarda hatasız kaplamalar vaat eder. Trumpf ve IPG Photonics gibi şirketler artık uçlarda parametreleri ayarlayan kafaları sunar ().