Wszystko, co musisz wiedzieć o napawaniu laserowym

Nakładanie laserowe, zwane również napawaniem laserowym, jest stosowane w produkcji do powlekania różnych materiałów. Technologia, która zyskała popularność na przestrzeni lat, niesie ze sobą różne korzyści. Pomaga chronić materiały przed utlenianiem i korozją. Zastosowanie technologii nanoszenia laserowego poprawia ogólne właściwości powierzchni. 

W tym artykule znajdziesz wszystkie niezbędne informacje na temat napawania laserowego. 

Spis treści
Co to jest napawanie laserowe?
Proces napawania laserowego
Zalety napawania laserowego
Charakterystyka napawania laserowego
Czy nakładanie laserowe jest drogie?
Najnowsze innowacje w napawaniu laserowym
Podsumowanie

Co to jest napawanie laserowe? 

Okładzina laserowa jest dodatkowym procesem produkcyjnym, który nadaje powłokę różnym rodzajom powierzchni materiałów. Ogólnie rzecz biorąc, poprawia właściwości powierzchni, co chroni materiał przed utlenianiem i korozją. Proces obejmuje przechodzenie jeziorka stopu przez powierzchnię materiału bazowego. Jednocześnie nakładany jest proszek lub drut, co tworzy cienką warstwę powłoki.

Nakładanie powłok laserowych zapewnia równomiernie rozłożone powłoki. Dzięki wysokiej powtarzalności warstwy są wolne od pęknięć i porowatości. Wykazują również dobrą przyczepność, niską chropowatość powierzchni, niskie rozcieńczenie i mniejsze marnotrawstwo materiału. Proces można usprawnić, dostosowując gęstość, prędkość ruchu i średnicę wiązek laserowych na powierzchni obiektu.

Proces napawania laserowego

Proces ten to ukierunkowane osadzanie energii (DED) i jest również nazywany laserowym spawaniem nakładkowym. W przypadku stosowania w produkcji addytywnej nazywa się to laserowym osadzaniem metalu (LMD) lub ukierunkowanym laserowym osadzaniem metalu (DLMD). 

Promień lasera topi i łączy stopy metali z powierzchnią podłoża lub wcześniej osadzoną warstwą. Gęsta warstwa powłoki laserowej jest łączona metalurgicznie przy minimalnym rozcieńczeniu z materiału metalowego. Dopływ ciepła powinien być wystarczający do wytworzenia wysokiej jakości powłoki.

Poniżej przedstawiono różne procesy napawania laserowego:

Jednoetapowe nakładanie laserowe 

W procesie jednoetapowym materiał powłoki jest wprowadzany do kąpieliska, gdzie zmienia się w formę stopioną na powierzchni podłoża. Gdy ruchoma wiązka lasera opuszcza przestrzeń, stopiona substancja powłoki krzepnie. W rezultacie powstaje cienka powłoka poprzez nakładanie się ścieżek ruchu lasera. 

Dwuetapowe nakładanie laserowe

Dwuetapowe przetwarzanie obejmuje początkowe osadzanie materiału powłoki na powierzchni podłoża. Następnie obróbka powierzchni polega na użyciu ruchomej wiązki laserowej w celu stopienia materiału powłoki i materiału podłoża. Powłoka krzepnie spontanicznie, gdy tylko wiązka laserowa opuści powłokę kosmiczną. 

Osłona drutu

W procesie nawlekania drutu, drut jest bezpośrednio podawany ze szpuli do palnika poza osiami. Następnie jest podgrzewany poniżej temperatury topnienia, gdzie następuje nakładanie powłoki przez system prowadzenia drutu. 

Ten proces jest korzystny ze względu na 100% wydajność w wykorzystaniu materiałów wypełniających. Jest to również czysty proces, który ma różne opcje dla materiałów drutowych. Jednak absorpcja promieniowania w drutach daje niespójny wynik. 

Okładzina proszkowa

W przypadku powłok proszkowych proszek jest przesyłany z obracającego się dysku do dyszy zasilającej. Przechodzi przez gazy nośne, na przykład argon lub hel, gdzie stosowana jest zasada absorpcji. Cząstka proszku jest następnie wypychana przez gazy nośne z dużą prędkością. 

W rezultacie powstaje ostateczne pokrycie, które jest równe i powtarzalne. Proces ten obejmuje różne metody podawania i materiały. Jest to również lepsza opcja dla konfiguracji 3D.

Zalety napawania laserowego

Lasery są preferowanym wyborem do mikroobróbki i obróbki materiałów. W przypadku napawania laserowego wykorzystujesz parametry takie jak częstotliwość powtarzania impulsów, moc lasera, długość fali i różne rodzaje profili wiązki. 

Oto zalety przypisywane napawaniu laserowemu:

• Zapewnia metalurgiczne łączenie powierzchni i materiałów bazowych
• Proces ten wymaga krótkiego czasu ekspozycji i głębokości wiązki laserowej
• Nakładanie laserowe pozwala uzyskać odporniejsze powłoki w porównaniu z powłokami natryskiwanymi cieplnie
• Wysoka jakość uzyskanej powierzchni i niewielkie odkształcenia redukują potrzebę obróbki końcowej
• Jest to metoda bardzo wydajna ze względu na niższe koszty, krótki czas napawania laserowego i mniejsze straty materiału

Charakterystyka napawania laserowego

Okładzina laserowa głównie wykorzystuje niskie oddziaływanie ciepła i dużą precyzję. Posiada również inne cechy, które obejmują:

• Szybkie tempo chłodzenia dzięki szybkiemu procesowi krzepnięcia; tempo wzrasta do około 106 K/s. Łatwo jest uzyskać drobnokrystaliczne, równomiernie rozłożone powłoki. 
• Wymaga mniejszego wkładu ciepła i zniekształceń, gdy stosuje się szybkie pokrycie o dużej gęstości mocy. Zniekształcenie można zminimalizować do tolerancji montażowych. 
• Niski stopień rozcieńczenia powłoki, który na ogół wynosi mniej niż 5%. Dzięki regulacji parametrów lasera podłoże zostaje trwale związane metalurgicznie lub poprzez dyfuzję międzyfazową. 
• Warstwa nanoszonego laserowo materiału charakteryzuje się szerokim zakresem grubości, przy czym grubość powłoki nakładanej metodą jednokanałową przy użyciu proszku wynosi od około 0.2 do 2.0 mm. 
• Nie ma ograniczeń co do wyboru proszku w przypadku osadzaniu materiałów o wysokiej temperaturze topnienia na powierzchni przedmiotów o niskiej temperaturze topnienia. 
• Proces napawania laserowego można łatwo zautomatyzować.
• Proces ten zapewnia selektywne osadzanie przy niskim zużyciu materiału i doskonałym stosunku wydajności do ceny.
• Warstwy wiązek nakładają się na siebie, co umożliwia łączenie niedostępnych obszarów.

Czy nakładanie laserowe jest drogie?

Opracowana ponad 30 lat temu technologia laserowego napawania była zawsze uważana za technologię ostatniej opcji. Wynika to z wysokich początkowych nakładów inwestycyjnych i kosztów operacyjnych sprzętu laserowego. Jednakże nastąpił ogromny postęp w zakresie nowoczesnych laserów półprzewodnikowych. 

Integracja robotyki poprzez dostarczanie wiązki sprzężonej światłowodowo uczyniła ten proces bardziej wydajnym i mniej kosztownym. Biorąc pod uwagę analizę kosztów i korzyści, nakładanie laserowe wygrywa i rośnie wykładniczo w różnych sektorach przemysłu. 

Najnowsze innowacje w napawaniu laserowym

Ostatnie innowacje w napawaniu laserowym skupiały się głównie na zwiększeniu produktywności. Postępy nadal zachowują podstawowe cechy napawania laserowego. 

Oto przykłady innowacji:

• Szybkie nakładanie laserowe całkowicie topi proszek addytywny w wiązce laserowej przed dotarciem do materiału bazowego. Stała podstawa jest łączona z roztopionym proszkiem poprzez przenoszenie ciepła.
• Napawanie laserowe gorącym drutem polega na wprowadzeniu do procesu wstępnie podgrzanego drutu; dzięki temu większa energia lasera jest wykorzystywana do stopienia materiału bazowego przy zwiększonej szybkości podawania.
• Nakładanie laserowe wykorzystuje współosiową wiązkę laserową, która podaje materiał addytywny prostopadle do przedmiotu obrabianego. Laser jest współosiowo rzutowany wokół drutu. Poprawia to spójne przetwarzanie, które jest niezależne od kierunku ruchu w przypadku osadzania metalu laserowego 3D.
• Proces napawania laserowego dużym punktem zwiększa rozmiar punktu laserowego na obrabianym przedmiocie. Umożliwia to wykorzystanie większej mocy lasera bez nadmiernego topienia materiału bazowego i zwiększania rozcieńczenia.

Podsumowanie  

Technologia laserowego powlekania poczyniła ostatnio duże postępy w nowoczesnej produkcji. Wiele firm produkcyjnych rozważa technologię laserową w celu regeneracji produktów OEM. Proces ten poprawił również właściwości antykorozyjne i właściwości zużycia przedmiotów. 

Powyższy przewodnik wyjaśnia proces napawania laserowego i jego zalety. Kupujący powinni upewnić się, że jakość jest zachowana podczas napawania laserowego. Aby znaleźć wybrany sprzęt do napawania laserowego, odwiedź stronę Chovm.com.