ارزیابی و بازرسی اثر روکش لیزری: راهنمای کنترل کیفیت جامع

سطح کلان: ارزیابی اصلی شاخص های کیفیت بصری

 

کیفیت ماکروسکوپی تضمین اصلی اثرات روکش لیزری است، با تمرکز بر پنج شاخص اصلی: شکل مسیر روکش، ناهمواری سطح، وضعیت نقص و میزان رقت. مسیرهای روکش فلزی باید مورفولوژی نواری یا لایه ای یکنواخت را ارائه دهند، با دامنه نوسانات عرض و ارتفاع کنترل شده در ± 10٪، اجتناب از جداسازی، تجمع ناهموار و سایر مسائل. زبری سطح مستقیماً بر راندمان پردازش بعدی تأثیر می گذارد. استاندارد صنعت عمومی به Ra کمتر یا مساوی 6.3μm نیاز دارد و اجزای دقیق کلیدی باید به Ra کمتر یا مساوی 3.2μm برسند. ترک‌ها و منافذ عیب‌های کشنده‌ای هستند که باید از طریق بازرسی بصری، آزمایش نافذ یا تشخیص عیب اولتراسونیک تأیید شوند: ترک‌های بیش از 0.5 میلی‌متر مجاز نیستند و تخلخل باید کمتر از 2 درصد باشد. به عنوان یک پارامتر کلیدی برای اتصال مواد پایه و پوشش، نرخ رقت ایده آل از 5٪ تا 15٪ متغیر است. نرخ بسیار کم ممکن است منجر به اتصال ضعیف شود، در حالی که نرخ بسیار بالا باعث رقیق شدن ترکیب آلیاژ پوشش و کاهش عملکرد مورد انتظار می شود.

سطح میکرو: تأیید ساختار و عملکرد عمیق-

 

ریز حالت عملکرد هسته لایه روکش لیزری را تعیین می کند، که باید از طریق تجزیه و تحلیل متالوگرافی، تست سختی، آزمون های مقاومت در برابر سایش/خوردگی و سایر روش ها تأیید شود. لایه‌های روکش با کیفیت بالا باید ساختاری یکنواخت و تصفیه‌شده بدون دانه‌های درشت، فازهای شکننده یا عیوب گنجاندن را تشکیل دهند. برای مثال، لایه‌های روکش آلیاژی مبتنی بر آهن{3}} باید ساختار مرکب مارتنزیت/بینیت داشته باشند و آلیاژهای مبتنی بر نیکل{4}} باید از تشکیل فازهای Laves جلوگیری کنند. از نظر کارایی، مطابق با شرایط کار، باید شرایط را برآورده کرد: سختی باید بیش از 30 درصد از ماده پایه در سناریوهای مقاوم در برابر سایش بیشتر باشد و در محیط‌های خورنده، آزمون پاشش نمک خنثی (بدون زنگ‌زدگی آشکار برای بیش از یا برابر با 500 ساعت) را پشت سر بگذارد. وضعیت پیوند متالورژیکی لایه انتقال بسیار مهم است. لازم است اطمینان حاصل شود که هیچ منافذ یا لایه‌های اکسیدی در سطح مشترک بین ماده پایه و پوشش وجود ندارد، استحکام پیوند بیشتر یا برابر با 350MPa است و قابلیت اطمینان اتصال آن از طریق آزمایش‌های کششی یا آزمایش‌های ضربه تأیید می‌شود.

تأیید تکمیلی: نقش کلیدی توزیع عنصر و ارزیابی عمر خدمات

 

نوع و توزیع یکنواخت عناصر شیمیایی به طور مستقیم بر پایداری ترکیب لایه روکش تاثیر می گذارد. طیف‌سنجی پراکنده انرژی (EDS) یا طیف‌سنجی فلورسانس اشعه ایکس (XRF) باید برای تشخیص استفاده شود تا اطمینان حاصل شود که انحراف توزیع عناصر آلیاژی (مانند کروم، نیکل، مو و غیره) کمتر یا مساوی 5 درصد است و از نوسانات عملکرد ناشی از عدم تعادل ترکیب محلی جلوگیری می‌شود. به عنوان منطقه اصلی پیوند متالورژیکی، لایه انتقال باید بر تجزیه و تحلیل انتشار عنصر خود تمرکز کند تا از تشکیل یک لایه انتشار پیوسته (ضخامت 50-100 میکرومتر)، حذف پیوند مکانیکی یا پیوند نیمه متالورژیکی اطمینان حاصل کند. برای اجزای کلیدی مانند تیغه‌های{10}موتور هوا و برش‌های ماشین محافظ، آزمایش کیفیت و عمر مفید نیز باید انجام شود. تست‌های خستگی، آزمایش‌های پیری در دمای بالا و روش‌های دیگر برای شبیه‌سازی شرایط کاری واقعی استفاده می‌شوند، و تأیید می‌کنند که طول عمر لایه روکش کمتر از ۸۰ درصد طول عمر طراحی مواد پایه نیست، و از پایداری عملیاتی طولانی‌مدت اطمینان حاصل می‌کند.

بازرسی عملی: نقاط کنترل کلیدی در سناریوهای تولید

 

شاخص های بازرسی عملی مستقیماً با راندمان تولید و ثبات تولید انبوه مرتبط است و بر چهار نقطه اصلی تمرکز دارد. برای اطمینان از یکنواختی ضخامت لایه روکش (انحراف کمتر یا مساوی 0.1 ± میلی متر) پایداری تغذیه پودر باید با روش توزین یا پودر متر لیزری با نوسان نرخ تغذیه پودر کمتر یا مساوی 3±٪ تأیید شود. نرخ استفاده از پودر کلید کنترل هزینه است. محدوده صنعت معقول 60٪ -85٪ است و میزان استفاده را می توان با بهینه سازی زاویه تغذیه پودر و پارامترهای قدرت لیزر بهبود بخشید. در سناریوی روکش سریع، تغییر شکل قطعه کار باید به شدت در محدوده تحمل مونتاژ (معمولاً کمتر یا مساوی 0.2 میلی‌متر بر متر) کنترل شود، و تغییر شکل تنش حرارتی باید از طریق عملیات پیش گرمایش، روکش‌های قطعه‌بندی شده و سایر فرآیندها کاهش یابد. تشخیص عیب باید چندین روش را ترکیب کند: بازرسی بصری برای ترک‌ها و منافذ آشکار سطح، آزمایش نفوذ برای عیوب سطح ریز، و تشخیص نقص اولتراسونیک برای عیوب مدفون داخلی برای اطمینان از عدم حذف.

اجزای تجهیزات لیزری

 

دستگاه لیزر فیبر

سر روکش لیزری

تغذیه کننده پودر

سر سخت کننده لیزری

ساخت یک سیستم کنترل کیفیت جامع برای روکش لیزری

ارزیابی و بازرسی اثرات روکش لیزری باید در کل فرآیند "ظاهر ماکرو-ساختار میکرو-تأیید تکمیلی-اجرای عملی" انجام شود. شاخص‌های کلان صلاحیت اولیه را تضمین می‌کنند، ساختار خرد عملکرد اصلی را تعیین می‌کند، تأیید تکمیلی قابلیت اطمینان طولانی‌مدت را بهبود می‌بخشد، و نکات کلیدی عملی امکان‌سنجی تولید را تضمین می‌کند. تنها با ایجاد یک سیستم بازرسی چند بعدی و چند سطحی می‌توان از مشکلاتی مانند ترک‌خوردگی، اتصال ضعیف و عملکرد نامرغوب به‌طور مؤثر جلوگیری کرد و از مزایای فناوری روکش لیزری در تعمیر و تقویت قطعات به‌طور کامل استفاده کرد. در آینده، با ارتقاء فناوری تشخیص، کنترل کیفیت روکش لیزری در جهت هوشمندی و دقت بالا توسعه خواهد یافت و پشتیبانی فنی قابل اعتمادتری برای تولید تجهیزات پیشرفته- ارائه می‌کند.