ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการหุ้มด้วยเลเซอร์

การหุ้มด้วยเลเซอร์ หรือที่เรียกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์โอเวอร์เลย์ ใช้ในการผลิตเพื่อเคลือบวัสดุต่างๆ เทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมในช่วงหลายปีที่ผ่านมามาพร้อมกับประโยชน์ต่างๆ มากมาย ช่วยปกป้องวัสดุจากการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน การใช้เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของพื้นผิวโดยรวม 

บทความนี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการหุ้มด้วยเลเซอร์ 

สารบัญ
การหุ้มด้วยเลเซอร์คืออะไร?
กระบวนการหุ้มด้วยเลเซอร์
ประโยชน์ของการหุ้มด้วยเลเซอร์
ลักษณะเฉพาะของการหุ้มด้วยเลเซอร์
การทำเลเซอร์แคลดิ้งมีราคาแพงหรือไม่?
นวัตกรรมใหม่ล่าสุดในการหุ้มด้วยเลเซอร์
สรุป

การหุ้มด้วยเลเซอร์คืออะไร? 

การหุ้มด้วยเลเซอร์ เป็นกระบวนการเพิ่มเติมในการผลิตที่เคลือบสารบนพื้นผิววัสดุประเภทต่างๆ โดยทั่วไปแล้วกระบวนการนี้จะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของพื้นผิว ซึ่งจะช่วยปกป้องวัสดุจากการออกซิเดชันและการกัดกร่อน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนตัวของแอ่งหลอมโลหะไปบนพื้นผิววัสดุฐาน ในเวลาเดียวกัน จะมีการทาสารป้อนที่เป็นผงหรือลวด ซึ่งจะสร้างชั้นเคลือบบางๆ

การหุ้มด้วยเลเซอร์ช่วยให้การเคลือบกระจายตัวสม่ำเสมอ ด้วยความสามารถในการทำซ้ำได้สูง ชั้นต่างๆ จึงไม่มีรอยแตกร้าวและรูพรุน นอกจากนี้ ยังมีการยึดเกาะที่ดี ความหยาบของพื้นผิวต่ำ การเจือจางต่ำ และการสูญเสียวัสดุที่น้อยลง กระบวนการนี้สามารถปรับปรุงได้โดยการปรับความหนาแน่น ความเร็วในการเดินทาง และเส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงเลเซอร์บนพื้นผิวของวัตถุ

กระบวนการหุ้มด้วยเลเซอร์

กระบวนการนี้เป็นการสะสมพลังงานแบบกำหนดทิศทาง (DED) และเรียกอีกอย่างว่าการเชื่อมทับด้วยเลเซอร์ เมื่อใช้ในการผลิตแบบเติมแต่ง จะเรียกว่าการสะสมโลหะด้วยเลเซอร์ (LMD) หรือการสะสมโลหะด้วยเลเซอร์แบบกำหนดทิศทาง (DLMD) 

ลำแสงเลเซอร์จะหลอมและเชื่อมโลหะผสมเข้ากับพื้นผิวของวัสดุหรือชั้นที่สะสมไว้ก่อนหน้านี้ ชั้นหุ้มด้วยเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นจะถูกเชื่อมด้วยโลหะวิทยาภายใต้การเจือจางที่น้อยที่สุดจากวัสดุโลหะ ความร้อนที่ป้อนเข้ามาควรเพียงพอที่จะผลิตแผ่นเคลือบคุณภาพสูง

ด้านล่างนี้เป็นกระบวนการต่างๆ ของการหุ้มด้วยเลเซอร์:

การหุ้มด้วยเลเซอร์แบบขั้นตอนเดียว 

ในกระบวนการขั้นตอนเดียว วัสดุเคลือบจะถูกนำเข้าไปในแอ่งหลอมละลาย ซึ่งวัสดุจะเปลี่ยนไปเป็นของเหลวบนพื้นผิวของวัสดุ เมื่อลำแสงเลเซอร์เคลื่อนที่ออกจากช่องว่าง วัสดุเคลือบที่หลอมละลายจะแข็งตัว เป็นผลให้เกิดการเคลือบที่ละเอียดจากการเคลื่อนที่ของเลเซอร์ที่ทับซ้อนกัน 

การหุ้มด้วยเลเซอร์สองขั้นตอน

การประมวลผลแบบสองขั้นตอนเกี่ยวข้องกับการเคลือบสารเคลือบบนพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ขั้นต้น หลังจากนั้น การบำบัดพื้นผิวจะใช้ลำแสงเลเซอร์เคลื่อนที่เพื่อหลอมวัสดุเคลือบและวัสดุพิมพ์เข้าด้วยกัน วัสดุเคลือบจะแข็งตัวโดยอัตโนมัติทันทีที่ลำแสงเลเซอร์ออกจากวัสดุเคลือบในอวกาศ 

การหุ้มลวด

ในระหว่างกระบวนการหุ้มลวด ลวด จะถูกป้อนจากแกนม้วนไปยังคบเพลิงของแกนนอกโดยตรง จากนั้นจึงถูกทำให้ร้อนต่ำกว่าอุณหภูมิหลอมละลาย ซึ่งจะมีการหุ้มผ่านระบบนำลวด 

กระบวนการนี้มีความได้เปรียบเนื่องจากมีประสิทธิภาพ 100% ในการใช้สารตัวเติม นอกจากนี้ยังเป็นกระบวนการที่สะอาดซึ่งมีตัวเลือกต่างๆ สำหรับวัสดุลวด อย่างไรก็ตาม การดูดซับรังสีในลวดทำให้ผลลัพธ์ไม่สม่ำเสมอ 

การหุ้มด้วยผง

ในการหุ้มด้วยผง ผง ถูกส่งจากจานหมุนไปยังหัวฉีดป้อน โดยผ่านก๊าซพาหะ เช่น อาร์กอนหรือฮีเลียม ซึ่งใช้หลักการดูดซับ จากนั้นอนุภาคผงจะถูกบีบออกโดยก๊าซพาหะด้วยความเร็วสูง 

ส่งผลให้การหุ้มมีระดับสม่ำเสมอและสามารถทำซ้ำได้ กระบวนการนี้มีวิธีการป้อนและวัสดุต่างๆ มากมาย นอกจากนี้ยังเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการตั้งค่าแบบ 3 มิติอีกด้วย

ประโยชน์ของการหุ้มด้วยเลเซอร์

เลเซอร์เป็นตัวเลือกที่นิยมใช้ในงานไมโครแมชชีนนิ่งและการประมวลผลวัสดุ ภายใต้การหุ้มด้วยเลเซอร์ คุณจะใช้พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความถี่การทำซ้ำของพัลส์ กำลังเลเซอร์ ความยาวคลื่น และโปรไฟล์ลำแสงประเภทต่างๆ 

ต่อไปนี้คือข้อดีที่ได้รับจากการหุ้มด้วยเลเซอร์:

• ช่วยให้มั่นใจถึงการยึดติดทางโลหะของพื้นผิวและวัสดุพื้นฐาน
• กระบวนการนี้ต้องใช้เวลาในการรับแสงและความลึกของลำแสงเลเซอร์ต่ำ
• การหุ้มด้วยเลเซอร์ทำให้เกิดการซ้อนทับที่ทนทานเมื่อเทียบกับการพ่นเคลือบด้วยความร้อน
• คุณภาพพื้นผิวที่สูงและการบิดเบี้ยวที่ต่ำช่วยลดความจำเป็นในการประมวลผลหลังการผลิต
• มีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากต้นทุนลดลง ระยะเวลาหุ้มด้วยเลเซอร์สั้น และวัสดุสิ้นเปลืองน้อยลง

ลักษณะเฉพาะของการหุ้มด้วยเลเซอร์

การหุ้มด้วยเลเซอร์ ส่วนใหญ่ใช้คุณสมบัติการกระทบความร้อนต่ำและความแม่นยำสูง นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ อีกด้วย ได้แก่:

• อัตราการเย็นตัวที่รวดเร็วเนื่องจากกระบวนการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว อัตราดังกล่าวจะสูงถึงประมาณ 106 K/s จึงทำให้ได้สารเคลือบผลึกละเอียดที่กระจายตัวสม่ำเสมอ 
• ต้องใช้ความร้อนและการบิดเบือนที่น้อยลงเมื่อใช้แผ่นหุ้มที่มีความหนาแน่นกำลังสูง การบิดเบือนสามารถลดลงได้ภายในค่าความคลาดเคลื่อนของการประกอบ 
• อัตราการเจือจางเคลือบต่ำซึ่งโดยทั่วไปน้อยกว่า 5% โดยการปรับพารามิเตอร์ของเลเซอร์ พื้นผิวจะถูกยึดติดอย่างแน่นหนาด้วยโลหะวิทยาหรือผ่านการแพร่กระจายของส่วนต่อประสาน 
• ชั้นหุ้มด้วยเลเซอร์มีช่วงความหนาที่กว้างโดยมีการเคลือบแบบป้อนผงช่องเดียวประมาณ 0.2 ถึง 2.0 มม. 
• ไม่มีข้อจำกัดในการเลือกผงเมื่อสะสมวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงบนพื้นผิวของวัตถุที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ 
• กระบวนการหุ้มด้วยเลเซอร์สามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้อย่างง่ายดาย
• กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการสะสมแบบเลือกสรรโดยใช้ปริมาณวัสดุต่ำและมีอัตราส่วนประสิทธิภาพต่อราคาที่ยอดเยี่ยม
• ชั้นลำแสงที่เล็งไปทับซ้อนกันจึงสามารถรวมพื้นที่ที่เข้าถึงไม่ได้เข้าด้วยกันได้

การทำเลเซอร์แคลดิ้งมีราคาแพงหรือไม่?

การหุ้มด้วยเลเซอร์ซึ่งได้รับการพัฒนามากว่า 30 ปี ถือเป็นเทคโนโลยีทางเลือกสุดท้ายเสมอมา เนื่องมาจากการลงทุนเริ่มต้นและต้นทุนการดำเนินงานของอุปกรณ์เลเซอร์ที่สูง อย่างไรก็ตาม เลเซอร์โซลิดสเตตสมัยใหม่มีความก้าวหน้าอย่างมาก 

การผสานรวมหุ่นยนต์เข้ากับการส่งลำแสงแบบไฟเบอร์ทำให้กระบวนการมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีต้นทุนน้อยลง เมื่อพิจารณาจากการวิเคราะห์ต้นทุน-ผลประโยชน์ การหุ้มด้วยเลเซอร์กำลังได้รับความนิยมและเติบโตอย่างก้าวกระโดดในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ 

นวัตกรรมใหม่ล่าสุดในการหุ้มด้วยเลเซอร์

นวัตกรรมล่าสุดด้านวัสดุหุ้มด้วยเลเซอร์เน้นไปที่การเพิ่มผลผลิตเป็นหลัก ความก้าวหน้าเหล่านี้ยังคงรักษาคุณสมบัติหลักของวัสดุหุ้มด้วยเลเซอร์เอาไว้ 

ต่อไปนี้คือตัวอย่างนวัตกรรม:

• การหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงจะหลอมผงสารเติมแต่งในลำแสงเลเซอร์ทั้งหมดก่อนที่จะไปถึงวัสดุฐาน ฐานที่เป็นของแข็งจะหลอมรวมกับผงที่หลอมละลายผ่านการถ่ายเทความร้อน
• การหุ้มด้วยเลเซอร์แบบลวดร้อนจะทำให้ลวดได้รับความร้อนล่วงหน้าในกระบวนการ ทำให้มีพลังงานเลเซอร์มากขึ้นในการหลอมวัสดุฐานโดยมีอัตราฟีดที่เพิ่มขึ้น
• การหุ้มด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์แบบโคแอกเซียลที่ส่งวัสดุเสริมไปยังชิ้นงานในแนวตั้งฉาก เลเซอร์จะฉายไปรอบ ๆ ลวดในแนวโคแอกเซียล ซึ่งช่วยให้การประมวลผลมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนที่ของการเคลือบโลหะด้วยเลเซอร์ 3 มิติ
• กระบวนการหุ้มด้วยเลเซอร์จุดใหญ่จะเพิ่มขนาดของจุดเลเซอร์บนชิ้นงาน ทำให้สามารถใช้พลังงานเลเซอร์ได้มากขึ้นโดยไม่ทำให้วัสดุฐานละลายมากเกินไปและเจือจางมากขึ้น

สรุป  

เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์ได้ก้าวหน้าอย่างมากในการผลิตสมัยใหม่ บริษัทผู้ผลิตหลายแห่งกำลังพิจารณาใช้เทคโนโลยีเลเซอร์เพื่อปรับสภาพผลิตภัณฑ์ OEM กระบวนการนี้ยังช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการกัดกร่อนและการสึกหรอของสินค้าอีกด้วย 

คู่มือด้านบนจะอธิบายกระบวนการหุ้มด้วยเลเซอร์และข้อดีต่างๆ ผู้ซื้อควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณภาพจะคงอยู่ตลอดระหว่างการเคลือบด้วยเลเซอร์ หากต้องการค้นหาอุปกรณ์หุ้มด้วยเลเซอร์ที่คุณต้องการ โปรดไปที่ Chovm.com.