روکش لیزری در صنایع سنگین: حل چالش های سایش و خوردگی برای تجهیزات حیاتی

ماشین‌آلات معدنی-از مته‌ها تا اجزای سنگ شکن-با ساییدگی بی‌وقفه ناشی از سنگ، سنگ معدن و ذخایر معدنی مواجه هستند. به عنوان مثال، یک مته تنها پس از 10 ساعت کارکرد می تواند 20 درصد فرسوده شود و نیاز به تعویض مکرر دارد.روکش لیزریبا استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر سایش (مثلاً کاربید تنگستن-فولاد تقویت‌شده) روی سطوح مهم مته‌ها و فک‌های سنگ شکن، این مشکل را حل می‌کند.

دقت روکش لیزری باعث می شود که پوشش محکم به مواد پایه بچسبد و پیوندی 2 تا 3 برابر قوی تر از اسپری حرارتی ایجاد کند. برای آسترهای سنگ شکن مخروطی، این فرآیند نه تنها ابعاد فرسوده را بازیابی می کند، بلکه سختی سطح را 40 تا 60 درصد افزایش می دهد، عمر مفید را 2 تا 3 برابر افزایش می دهد. اپراتورهای معدن کاهش 30٪ در هزینه های تعمیر و نگهداری و 25٪ کاهش زمان توقف برنامه ریزی نشده پس از استفاده از اجزای{10}}لیزر را گزارش می دهند.

ابزارهای پایین چاه (به عنوان مثال، یقه مته، بسته‌کننده، شیر) در بخش نفت و گاز ترکیبی بی‌رحمانه از فشار بالا (تا 15000 psi)، دماهای شدید (بیش از 300 درجه) و مایعات خورنده (مانند آب شور، سولفید هیدروژن) را تحمل می‌کنند. خرابی‌های مربوط به خوردگی{8}}این ابزارها 40 درصد هزینه‌های مداخله چاه را تشکیل می‌دهند.

روکش لیزرییک راه حل هدفمند ارائه می دهد: رسوب کردن آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی (به عنوان مثال، Inconel 625، Hastelloy C-276) بر روی سطوح ابزار. برخلاف پوشش‌های سنتی (که می‌توانند تحت فشار پوسته شوند یا ترک بخورند)، لایه‌های روکش لیزری{8}}با فلز پایه یکپارچه می‌شوند و مانعی بدون درز در برابر خوردگی ایجاد می‌کنند. آزمایش‌های میدانی نشان می‌دهند که ابزارهای سوراخ‌دار با روکش لیزری برای 5+ سال یکپارچگی را در محیط‌های سخت دریایی حفظ می‌کنند-دوبرابر طول عمر جایگزین‌های بدون پوشش یا اسپری حرارتی.

در خودرو و هوافضا، اجزای موتور (به عنوان مثال، میل لنگ، میل بادامک، دیسک های توربین) تلورانس سخت و مقاومت در برابر خستگی بالا را می طلبند. هنگامی که این قطعات دچار سایش، ترک یا از دست دادن مواد می شوند، جایگزینی آن اغلب پرهزینه است (به عنوان مثال، یک دیسک توربین هوافضا می تواند 50000 دلار هزینه داشته باشد).

روکش لیزریتعمیر دقیق و مقرون به صرفه را ممکن می‌سازد: با ذوب پودرهای آلیاژی (مطابق با مواد پایه قطعه) روی مناطق آسیب‌دیده، ابعاد اصلی را در عین حفظ خواص مکانیکی بازیابی می‌کند. برای میل لنگ خودرو، روکش لیزری سایش ژورنال را با تحمل 0.01 میلی متر تعمیر می کند و قطعه بازسازی شده مطابق با استانداردهای عملکرد OEM است. در هوافضا،-پره‌های توربین با پوشش لیزری 10،000+ ساعت آزمایش خستگی چرخه‌ای را پشت سر گذاشته‌اند-که قابلیت اطمینان آنها را برای سیستم‌های پروازی حیاتی ثابت می‌کند.

تولید برق (سوخت های فسیلی، هسته ای، زمین گرمایی) متکی به پره های توربین است که در دمای بیش از 1000 درجه، با اکسیداسیون، خستگی حرارتی و فرسایش کار می کنند. تیغه هایی که پیش از موعد تخریب می شوند، می توانند کل نیروگاه ها را تعطیل کنند و هزینه ای معادل 1 تا 2 میلیون دلار در روز برای تولید از دست رفته دارند.

روکش لیزریاین مشکل را با اعمال پوشش‌های مقاوم در برابر-دما{1} بالا (مانند آلیاژهای MCrAlY، کامپوزیت‌های سرامیکی) روی سطوح تیغه برطرف می‌کند. این پوشش‌ها یک لایه اکسید محافظ را تشکیل می‌دهند که در برابر حرارت شدید مقاومت می‌کند و سایش را تا ۷۰ درصد کاهش می‌دهد و عمر تیغه را ۴ تا ۵ سال افزایش می‌دهد. برای نیروگاه‌های زغال‌سنگ،-پره‌های توربین با روکش لیزری نیز در برابر فرسایش خاکستر مقاومت می‌کنند{11}}یک عامل رایج خرابی{12}}کاهش هزینه‌های نگهداری سالانه به میزان 500 دلار،{14}} در هر واحد.