Dispozitivul de lucru al echipamentelor de placare cu laser include în principal laser, dispozitiv de alimentare, duză de placare, platformă de procesare și sistem de control. Pentru întregul echipament de placare cu laser, dispozitivul duzei de placare este cea mai importantă parte a întregului echipament, rolul său principal este transmisia, focalizarea, transformarea fasciculului laser și transmiterea sincronă a pulberii de placare. Tehnologiile cheie ale duzei de placare sunt modelarea cu laser și focalizarea transformatoare, convergența de transmisie și injecție a materialelor de placare și cuplarea materialelor optice. Al doilea este laserul, iar acum principalele lasere care vor fi utilizate sunt laserele cu dioxid de carbon, laserele YAG și laserele cu semiconductor. Laserul cu dioxid de carbon este acum cel mai utilizat laser în China și este mai ușor să se obțină o putere mare, dar are dezavantajele unui volum prea mare și al consumului de energie unitar mare. Datorită dezvoltării tehnologiei, rata de utilizare a laserelor YAG este în continuă creștere, ceea ce poate realiza transmisia fibrelor și poate îmbunătăți flexibilitatea pieselor. Avantajele laserelor cu semiconductori sunt rata mare de conversie electro-optică, prețul scăzut al echipamentului, dimensiunile mici, costurile de întreținere mai mici, mai potrivite pentru utilizare și o serie de avantaje.
Avantajele și dezavantajele placajului cu laser
1. Avantajele placajului cu laser
Placarea cu laser are în general duritate ridicată, rezistență la uzură, rezistență la coroziune, rezistență la oxidare și alte caracteristici, în special rezistența la coroziune, care este de mare ajutor pentru a prelungi durata de viață a materialelor, a economisi metale scumpe, a economisi resurse și fără probleme de poluare a mediului. În comparație cu alte metode tradiționale de modificare a suprafeței substratului, rata de diluare a stratului de placare compus din placare cu laser este mai mică (în general 5% ~ 8%) și este ușor să se formeze un strat de placare mai subțire. Utilizarea acestei metode nu numai că reduce costul, dar îmbunătățește și eficiența placajului. Placarea cu laser are caracteristicile unei zone mici afectate de căldură și deformare mică, iar viteza sa de răcire este foarte rapidă (102 ~ 106 K/s), care tinde să formeze structuri dense. În prezent, procesul de placare cu laser este controlat de computer, folosind control digital și complet automat, iar parametrii procesului sunt mai stabili în procesul de operare, stratul de placare pregătit este mai uniform și rata de eroare este mai mică. Placarea cu laser este utilizată pe scară largă în industria aerospațială, energie electrică, automobile, navă, petrol și alte domenii. Tehnologia de placare cu laser poate fi aproape orice material metalic sau ceramic pe un metal sau aliaj.
2. Deficiențe ale placajului cu laser
(1) Pori ușor de produs. În procesul de placare, gazul din bazinul topit este prea târziu pentru a se descărca, ceea ce va duce la formarea de pori în stratul de placare. Pentru substratul cu autofluxare, deoarece conține o cantitate mare de deoxidant siliciu-bor, reacția de dezoxidare va avea loc mai întâi în procesul de placare, producând compușii borosilicat corespunzători, care pot izola aerul. Când timpul de încălzire a placajului este suficient de lung, reacția de dezoxidare poate fi realizată pe deplin și nu se vor forma găuri de gaz. Cu toate acestea, timpul de încălzire a placajului cu laser este scurt și viteza de răcire este rapidă, iar reacția de deoxigenare nu este suficientă, astfel încât acești dezoxidanți nu pot produce efecte și este ușor să se formeze pori. În general, stomatele sunt aproape greu de evitat și pot fi controlate doar cu unele măsuri. Metodele comune includ prevenirea oxidării pulberii de aliaj înainte de utilizare, uscarea materialului de placare înainte de utilizare și așa mai departe.
(2) Ușor de spart. În procesul de placare, topirea, solidificarea și răcirea au loc într-o perioadă scurtă de timp și vor rămâne diferite tensiuni, cum ar fi stresul termic și stresul structural. În plus, dacă parametrii procesului sunt setați incorect, vor apărea și fisuri. Conform rezultatelor cercetării existente, există mai multe metode de eliminare a fisurilor în procesul de placare: Compoziția rezonabilă a materialelor de placare. Selectarea corectă a parametrilor de proces și a tehnologiei de placare. Adăugați un strat de acoperire pe suprafața substratului pentru a îmbunătăți umecbilitatea stratului de placare. Procesul de placare este optimizat pe baza caracteristicilor de acțiune a tensiunilor stratului de placare.
(3) Lipsa standardelor uniforme. Materialele de placare cu laser nu au format un sistem de materiale special și nu există un standard uniform în utilizarea materialelor de placare, ceea ce duce la creșterea costurilor și reducerea beneficiilor economice. În plus, lipsa unui standard unificat al parametrilor de proces îngreunează comunicarea între laboratoare și companii.
Îmbunătățiți selecția materialelor de placare cu laser rezistente la coroziune la suprafață
Materialul de placare este unul dintre principalii factori care afectează stratul de placare. Performanța stratului de placare este determinată în principal de materialul de placare. De la apariția tehnologiei de placare cu laser, alegerea materialului de placare a fost acordată multă atenție de către cercetători.
1. Pulbere de aliaj cu autofluxare pe bază de Ni
Pulberea de autotopire pe bază de nichel are o rezistență bună la coroziune, iar prețul său este mai moderat, deci este și cea mai folosită în cercetare. Este potrivit pentru substraturi care trebuie să îmbunătățească rezistența la coroziune la căldură și poate fi împărțit în serii de aliaje Ni-B-Si și Ni-Cr-B în această etapă. Conținutul de nichel este de aproximativ 75%, conținutul de crom este de aproximativ 15%, iar conținutul de siliciu și bor este de aproximativ 6%. Pulberea de aliaj sintetizat nu numai că are o rezistență semnificativ mai mare la coroziune, dar are și o performanță relativ ridicată a costurilor.
2. Pulbere de aliaj autofluxant pe bază de cobalt
Cobaltul în sine are o rezistență bună la coroziune, iar pulberea de aliaj formată din cobalt și crom are carburi precum Cr7C3 și boruri precum Cr2B. Cobaltul are o rezistență bună la coroziune, cromul are și o rezistență bună la oxidare, așa că din punct de vedere al caracteristicilor sale materiale, este potrivit pentru rezistența la coroziune cu material de placare cu laser și conține, de asemenea, nichel, crom, carbon și fier, dar are și avantajul reducerii generării de fisuri. Chabrol şi colab. prin experimente s-a descoperit că materialele pe bază de cobalt au avantajele de a îmbunătăți starea de stres al interfeței și de a crește rezistența aderării. Cu toate acestea, costul său este relativ ridicat în comparație cu alte materiale.
3. Pulbere de aliaj cu autofluxare pe bază de fier
Pulberea de aliaj autofluxabil pe bază de fier este utilizată în principal în fontă și oțel cu conținut scăzut de carbon, iar cel mai mare avantaj al său este prețul scăzut și anti-uzură. Dar este foarte ușor de oxidat, chiar dacă adăugarea de bor, nichel, crom și alte elemente nu poate compensa caracteristicile sale ușoare de oxidare. Prin urmare, versatilitatea sa ca material de placare rezistent la coroziune este slabă.
În rezumat, cele trei tipuri de pulbere de aliaj de mai sus au propriile avantaje și dezavantaje, ar trebui selectate în funcție de situația actuală, în domeniul rezistenței la coroziune, având în vedere performanța de cost a cazului, pulberea de aliaj autofluxabil pe bază de nichel este o alegere mai potrivită.
4. Altă pulbere metalică
În plus față de cele trei tipuri de pulbere metalică de mai sus, există mai multe alte materiale, cum ar fi baza de titan, baza de cupru, baza de aluminiu, baza de magneziu și baza de crom, precum și materialele de placare compuse intermetalice. Aceste materiale sunt folosite de proprietățile lor speciale pentru a îndeplini diferite funcții, cum ar fi rezistența la coroziune, rezistența la oxidare, rezistența la uzură etc. De exemplu, cercetătorii au trimis pulbere de aluminiu prin laser la suprafața substratului și au obținut, de asemenea, o acoperire. cu performante bune. Există, de asemenea, pulbere pe bază de magneziu, care este mai folosită pentru placarea cu laser a aliajului de magneziu ca substrat, astfel încât rezistența la coroziune a suprafeței substratului de magneziu a fost îmbunătățită semnificativ, în special în experiment, cercetătorul a folosit soluție de clorură de sodiu pentru efectuează teste de coroziune și a constatat că rezistența la coroziune a fost mult îmbunătățită.
5. Pulbere ceramică
Pulberea ceramică include în principal pulbere ceramică de oxid și pulbere ceramică de siliciu, printre care pulberea ceramică de oxid este adesea folosită în placarea cu laser. Deoarece poate îmbunătăți în mod eficient rezistența la uzură, rezistența la coroziune și rezistența la oxidare a matricei, este adesea folosit ca strat de placare rezistent la coroziune. Cu toate acestea, datorită diferenței mari dintre proprietățile fizice și chimice ale pulberii ceramice și ale metalului de pe suprafața substratului, stratul de placare este ușor de spart și de desprins. Deși cercetătorii au adăugat CaO, SiO2 și alte substanțe în stratul de tranzit și stratul de placare, ceea ce a atenuat această situație, nu a rezolvat complet problema fisurilor și a căderii stratului de placare ceramică.
6. Pulbere compozită
Pulberea compozită este compusă în principal din două sau mai multe tipuri de materiale cu compoziții diferite și proprietăți diferite ale pulberii, se referă în principal la carbură, borură, nitrură, oxid și alte materiale ceramice dure cu punct de topire ridicat și materiale de aur preparate mixte de pulbere. Sub acțiunea pulberii compozite laser, poate combina mai bine rezistența metalului și caracteristicile excelente de rezistență la coroziune, rezistență la uzură și rezistență la temperaturi ridicate a ceramicii, iar fenomenele de pierdere prin ardere și volatilizare a materialelor pot fi controlate eficient, ceea ce este o direcție fierbinte de cercetare în domeniul placajului cu laser. Dintre acestea, pulberea de aliaj de carbură și pulberea de aliaj de oxid sunt cele mai studiate și aplicate. Particulele de carbură din pulberea compozită pot fi adăugate direct în piscina de topitură cu laser sau amestecate cu pulberea metalică în piscina de topitură cu laser, dar modalitatea mai eficientă este adăugarea sub formă de pulbere compusă acoperită cu metal (cum ar fi carbura acoperită cu nichel). , carbură acoperită cu cobalt).
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. este o întreprindere de înaltă tehnologie specializată în cercetare și dezvoltare, producție și vânzare de mașini automate de placare cu laser, mașini de placare cu laser de mare viteză, mașini de stingere cu laser, mașini de sudură cu laser și echipamente de imprimare 3D cu laser. Produsele noastre sunt rentabile și vândute în țară și în străinătate. Dacă sunteți interesat de produsele noastre, vă rugăm să ne contactați la bob@gshenglaser.com.