Nízkouhlíková ocel díky nízkým výrobním nákladům, v obranném průmyslu, letectví a každodenním životě hraje nezastupitelnou roli, ale její nízká tvrdost a odolnost proti opotřebení, snadné opotřebení mechanického zařízení, selhání nebo poškození, což má za následek vážné ekonomické ztráty, hrubé odhady, na světě každý rok v důsledku opotřebení způsobeného asi 40 % ztráty materiálu. V důsledku opotřebení se mechanická zařízení, součásti a konstrukční části porouchají a zničí až asi 80 %. Jak snížit opotřebení materiálů se stalo středem zájmu výzkumníků.
Jako „zelená“ technologie renovace s vysokou produktivitou a nízkým znečištěním může laserové plátování vytvořit povlak s vysokým výkonem na povrchu levného a nízkovýkonného matricového materiálu, snížit plýtvání zdroji a snížit výrobní náklady. Protože laserové plátování má meziatomovou vazbu, má vyšší vazebnou sílu než jiné metody povrchové úpravy, takže povrch matrice má lepší odolnost proti tření a opotřebení, odolnost proti korozi, odolnost proti kavitační korozi, odolnost proti oxidaci při vysokých teplotách a tak dále. Technologie laserového plátování má proto stále rozsáhlejší výzkum a uplatnění ve vysoce výkonné přípravě povlaků, repasování neefektivních dílů a dalších aspektech a perspektiva trhu je poměrně značná.
Parametry procesu laserového plátování
Laserové plátování zahrnuje mnoho oborů, jako jsou materiály, fyzika, chemie a metalurgie, a tento proces je poměrně složitý. Kromě vlastností laserového systému, matricových materiálů a plátovacích materiálů, které byly určeny, budou mít na makroskopickou kvalitu důležitý vliv technické parametry procesu laserového plátování, způsob podávání plátovacího materiálu a režim skenování laserového paprsku. , mikrostruktura a použitelnost laserové plátovací vrstvy. Volba procesních parametrů má důležitý vliv na makroskopickou kvalitu, mikrostrukturu a vlastnosti obkladové vrstvy. Procesní parametry laserového plátování zahrnují především výkon laseru, velikost bodu, rychlost skenování, rychlost lepení a rychlost podávání prášku nebo tloušťku předem potaženého prášku. Během procesu plátování lze parametry procesu upravit podle složení prášku plátovací slitiny a požadovaného výkonu. Optimalizace technických parametrů je dle konkrétních podmínek obkladu důležitou zárukou pro přípravu kvalitních obkladových vrstev.
Nejlepší parametry procesu laserového plátování byly získány použitím šířky, výšky a hloubky plátovací vrstvy. Je také zdůrazněno, že nejdůležitějším faktorem je rychlost skenování, následuje výkon laseru a nejméně důležitým faktorem je rozostření. Pro různé povlakové materiály a substráty existuje kritická specifická energetická hodnota pro dosažení dobrého tvarování laserového povlaku. Když je měrná energie použitá v procesu plátování větší než kritická měrná energie, lze připravit plátovací vrstvu s dobrou metalurgickou vazbou. Pro stejný plátovací materiál a matrici, když je měrná energie podobná, se obecně používá nízký výkon a malá rychlost skenování. Rychlost ohřevu tohoto procesu je pomalá, doba ohřevu je delší, teplotní rozdíl mezi krycí vrstvou a matricovým kovem je malý, tepelné napětí je malé a tendence k praskání je malá.
Obkladový materiál
Laserové plátování zlepšuje především výkon zlepšením fyzikálních a chemických vlastností povrchu substrátového materiálu. Složení určuje výkon a složení obkladové vrstvy je dáno především typem použitého obkladového materiálu. Obkladový materiál je klíčovým faktorem ovlivňujícím výkon obkladové vrstvy. V současnosti jsou hlavními používanými povlakovými prášky samotavitelný slitinový prášek, keramický prášek a kompozitní materiály na bázi zlata.
1. Samotavný legovaný prášek
Samotavící se slitinový prášek označuje prášek s přidáním prvků B a Si do slitin na bázi železa, kobaltu a niklu. B a Si hrají funkci samodeoxidace a strusky v procesu laserového plátování. Struska s malou měrnou hmotností pokrývá povrch obkladové vrstvy, aby chránila roztavenou lázeň a zamezila nadměrné oxidaci roztavené lázně. Tento druh materiálu má dobrou přizpůsobivost běžné uhlíkové oceli, připravený povrch povlaku je hladký, méně defektů a může tvořit vynikající kombinaci s matricí. V současnosti běžně používané samotavitelné slitinové prášky zahrnují především tři druhy prášků: samotavitelná slitina na bázi Ni, samotavitelná slitina na bázi Co a samotavitelná slitina na bázi Fe. Samotavící slitinové práškové a matricové materiály na bázi Co na bázi Ni mají dobrou smáčivost, silnou odolnost proti korozi, mají určitý samomazný účinek za podmínek vysokých teplot, protože náklady jsou relativně vysoké, obecně se používají v letectví a ropě a dalších průmyslových oborech vyžadují odolnost proti únavě, odolnost proti korozi, odolnost proti opotřebení a odolnost proti vysokým teplotám přesných dílů; Samotavný slitinový prášek na bázi Fe má určitou odolnost proti opotřebení a nízkou cenu, ale slitinový povlak je náchylný k praskání, oxidaci a defektům poréznosti v procesu laserového plátování, který je široce používán v obrobku s určitými požadavky na odolnost proti opotřebení a materiál matrice je většinou litina a nízkouhlíková ocel.
2. Keramický prášek
Keramické práškové materiály jsou považovány za nejlepší volbu pro přípravu speciálních povlaků kvůli jejich vysoké tvrdosti a pevnosti, vynikající odolnosti proti opotřebení, odolnosti proti korozi a vysoké teplotě. Keramické materiály však mají velmi nízkou houževnatost, větší křehkost a větší koeficient tepelné roztažnosti a povlak snadno praskne. Aby se tento problém vyřešil, někteří výzkumníci snižují tendenci k praskání povlaku přidáním přechodové mezivrstvy nebo dokonce přidáním oxidů TiO2 a CaO s vysokým číslem expanzní řady do keramického materiálu, ale výsledky výzkumu jsou stále neuspokojivé a vyžadují další výzkum .
3. Kompozitní prášek
Kompozitní prášek je vyvinut tak, aby překonal vážné praskání, ke kterému může dojít mezi keramickým povlakem a substrátem v důsledku jejich vlastních rozdílů ve vlastnostech. Odkazuje na nový systém obkladových materiálů vytvořený přidáním různých tvrdých materiálů s vysokou tvrdostí do kovového nebo slitinového prášku a rovnoměrným promícháním. Tvrdý materiál se používá jako zpevňující fáze v laserové plátovací vrstvě a prášek kovu nebo slitiny působí hlavně jako spojovací fáze a přechodová vrstva, která může podporovat dobrý přechod mezi tvrdým materiálem a kovovou matricí, takže obkladová vrstva je dobře tvarovaná a má vysokou tvrdost. Tvrdé materiály se skládají převážně z keramických materiálů s vysokým bodem tání a vysokou tvrdostí. Prášek z kovové slitiny je hlavně na bázi Fe, na bázi Ni a na bázi Co, tři druhy samotavného prášku slitiny. Způsob přidávání tvrdých materiálů: nejprve se prášek z tvrdého materiálu přímo přidá k prášku kovové slitiny a rovnoměrně se promíchá; Druhý je ve formě slitinového prášku potaženého tvrdými materiály. Podle aktuálních podmínek aplikace může být prášek slitiny na bázi kovu sladěný s odpovídající tvrdou výztuží rovnoměrně smíchán za vzniku požadovaného kompozitního prášku. Keramikou vyztužený kompozitní povlak s kovovou matricí je připraven na vybraném matricovém materiálu technologií laserového plátování, díky čemuž má plátovací vrstva nejen vysokou pevnost a houževnatost, ale také plně využívá fázi tvrdého vytvrzování ke zlepšení výkonu matricového kovu. materiál, který se stal horkým výzkumným tématem.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je high-tech podnik specializující se na výzkum a vývoj, výrobu a prodej automatického laserového plátovacího stroje, vysokorychlostního laserového plátovacího stroje, laserového kalícího stroje, laserového svářecího stroje a laserového 3D tiskového zařízení. Naše produkty jsou nákladově efektivní a prodávají se doma i v zahraničí. Máte-li zájem o naše produkty, kontaktujte nás na adrese bob@gshenglaser.com.