فولاد کم کربن به دلیل هزینه های تولید پایین، در صنایع دفاعی، هوافضا و زندگی روزمره نقش بی بدیلی ایفا می کند، اما سختی و مقاومت در برابر سایش کم، خرابی یا آسیب به تجهیزات مکانیکی آسان، منجر به خسارات اقتصادی شدید، تخمین های تقریبی، جهان هر ساله به دلیل سایش ناشی از حدود 40 درصد از دست دادن مواد، به دلیل فرسودگی و پارگی، تجهیزات مکانیکی، قطعات و قطعات ساختاری مهندسی از کار میافتد و تا حدود 80 درصد از بین میرود. چگونگی کاهش سایش مواد مورد توجه محققان قرار گرفته است.
به عنوان یک فناوری بازسازی "سبز" با بهره وری بالا و آلودگی کم، روکش لیزری می تواند پوششی با عملکرد بالا بر روی سطح یک ماده ماتریس ارزان و کم کارایی ایجاد کند، اتلاف منابع را کاهش دهد و هزینه تولید را کاهش دهد. از آنجایی که روکش لیزری دارای پیوند بین اتمی است، نسبت به سایر روش های عملیات سطحی از نیروی پیوند بالاتری برخوردار است، به طوری که سطح ماتریس مقاومت بهتری در برابر اصطکاک و سایش، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر خوردگی حفره ای، مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا و غیره دارد. بنابراین، فناوری روکش لیزری تحقیقات و کاربرد گستردهتری در آمادهسازی پوشش با کارایی بالا، ساخت مجدد قطعات ناکارآمد و سایر جنبهها دارد و چشمانداز بازار کاملاً قابل توجه است.
پارامترهای فرآیند روکش لیزری
روکش لیزری شامل رشته های زیادی مانند مواد، فیزیک، شیمی و متالورژی است و این فرآیند بسیار پیچیده است. علاوه بر خواص سیستم لیزر، مواد ماتریس و مواد روکشی که تعیین شده است، پارامترهای فنی فرآیند روکش لیزری، حالت تغذیه مواد روکش و حالت اسکن پرتو لیزر تأثیر مهمی بر کیفیت ماکروسکوپی خواهند داشت. ریزساختار و قابلیت سرویس دهی لایه روکش لیزری. انتخاب پارامترهای فرآیند تأثیر مهمی بر کیفیت ماکروسکوپی، ریزساختار و خواص لایه روکش دار دارد. پارامترهای فرآیند روکش لیزری عمدتاً شامل توان لیزر، اندازه نقطه، سرعت اسکن، سرعت اتصال و سرعت تغذیه پودر یا ضخامت پودر پیشپوشش شده است. در طول فرآیند روکش، پارامترهای فرآیند را می توان با توجه به ترکیب پودر آلیاژ روکش فلزی و عملکرد مورد نیاز تنظیم کرد. با توجه به شرایط خاص روکش، بهینه سازی پارامترهای فنی تضمین مهمی برای تهیه لایه های روکش با کیفیت بالا می باشد.
بهترین پارامترهای فرآیند روکش لیزری با استفاده از عرض، ارتفاع و عمق لایه پوشش به دست آمد. همچنین اشاره می شود که سرعت اسکن مهم ترین عامل و پس از آن قدرت لیزر و فوکوس زدایی کم اهمیت ترین عامل است. برای مواد و بسترهای مختلف روکش، یک ارزش انرژی ویژه حیاتی برای رسیدن به شکلدهی خوب روکش لیزری وجود دارد. هنگامی که انرژی ویژه مورد استفاده در فرآیند روکش کاری بیشتر از انرژی ویژه بحرانی باشد، می توان لایه روکشی با پیوند متالورژیکی خوب تهیه کرد. برای مواد روکش و ماتریس یکسان، زمانی که انرژی ویژه مشابه است، به طور کلی از توان کم و سرعت اسکن کوچک استفاده می شود. سرعت گرمایش این فرآیند آهسته است، زمان گرمایش طولانی تر است، اختلاف دما بین لایه روکش فلزی و فلز ماتریس کم است، تنش حرارتی کم است و تمایل به ترک خوردگی کم است.
مواد روکش
روکش لیزری عمدتاً با بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی سطح مواد بستر، عملکرد را بهبود می بخشد. ترکیب عملکرد را تعیین می کند و ترکیب لایه روکشی عمدتاً بر اساس نوع مواد روکش استفاده شده تعیین می شود. مواد روکشی عامل کلیدی موثر بر عملکرد لایه روکش است. در حال حاضر، پودرهای روکش اصلی مورد استفاده، پودر آلیاژی خودجوش، پودر سرامیک و مواد کامپوزیتی مبتنی بر طلا هستند.
1. پودر آلیاژی خود روان
پودر آلیاژ خود روان به پودر افزودن عناصر B و Si در آلیاژهای آهن، کبالت و نیکل اشاره دارد. B و Si عملکردهای خود زدایی و سرباره را در فرآیند روکش لیزری ایفا می کنند. سرباره با وزن مخصوص کم، سطح لایه روکش را می پوشاند تا از حوضچه مذاب محافظت کند و از اکسید شدن بیش از حد حوضچه مذاب جلوگیری کند. این نوع مواد سازگاری خوبی با فولاد کربن معمولی دارد، سطح پوشش آماده شده صاف است، نقص کمتری دارد و می تواند یک ترکیب عالی با ماتریس ایجاد کند. در حال حاضر، پودرهای آلیاژی خودجوش معمولاً شامل سه نوع پودر میشوند: آلیاژ خودجوشپذیر مبتنی بر نیکل، آلیاژ خودجوشپذیر مبتنی بر شرکت و آلیاژ خودجوشپذیر مبتنی بر آهن. پودر آلیاژ و مواد ماتریسی مبتنی بر شرکت، دارای ترشوندگی خوب، مقاومت در برابر خوردگی قوی، دارای اثر روانکاری خاص در شرایط دمای بالا هستند، زیرا هزینه نسبتاً بالا است، به طور کلی در هوافضا و نفت و سایر زمینه های صنعتی استفاده می شود. نیاز به مقاومت در برابر خستگی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر دمای بالا قطعات دقیق؛ پودر آلیاژی خود شار مبتنی بر آهن دارای مقاومت در برابر سایش و قیمت پایین است، اما پوشش آلیاژی مستعد ترک خوردگی، اکسیداسیون و نقص های تخلخل در فرآیند روکش لیزری است که به طور گسترده در قطعه کار با الزامات مقاومت در برابر سایش خاص استفاده می شود. مواد ماتریس عمدتاً چدن و فولاد کم کربن است.
2. پودر سرامیک
مواد پودر سرامیک به دلیل سختی و استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری در دمای بالا، بهترین انتخاب برای تهیه روکشهای عملکردی خاص هستند. با این حال، مواد سرامیکی چقرمگی بسیار کم، شکنندگی بیشتر و ضریب انبساط حرارتی بیشتری دارند و روکش به راحتی شکسته می شود. برای حل این مشکل، برخی از محققان با افزودن یک لایه انتقال میانی یا حتی افزودن اکسیدهای TiO2 و CaO با شماره سری انبساط بالا به مواد سرامیکی، تمایل به ترک خوردگی پوشش را کاهش میدهند، اما نتایج تحقیقات هنوز رضایتبخش نیست و نیاز به تحقیقات بیشتر دارد. .
3. پودر کامپوزیت
پودر کامپوزیت برای غلبه بر ترکهای جدی که ممکن است بین پوشش سرامیکی و زیرلایه به دلیل تفاوتهای ویژگیهای خود ایجاد شود، ساخته شده است. این به یک سیستم مواد روکش جدید اشاره دارد که با افزودن انواع مواد سخت با سختی بالا به پودر فلز یا آلیاژ و مخلوط کردن یکنواخت شکل گرفته است. ماده سخت به عنوان فاز تقویت کننده در لایه روکش لیزری استفاده می شود و پودر فلز یا آلیاژ عمدتاً به عنوان فاز پیوند و لایه انتقال عمل می کند که می تواند انتقال خوب بین ماده سخت و ماتریس فلز را تقویت کند، به طوری که لایه روکش به خوبی شکل گرفته و سختی بالایی دارد. مواد سخت عمدتا از مواد سرامیکی با نقطه ذوب بالا و سختی بالا تشکیل شده اند. پودر آلیاژ فلزی عمدتاً پایه آهن، پایه نیکل و پایه شرکت سه نوع پودر آلیاژ خود روان است. روش افزودن مواد سخت: ابتدا پودر مواد سخت مستقیماً به پودر آلیاژ فلز اضافه می شود و به طور یکنواخت مخلوط می شود. دیگری به شکل پودر آلیاژی است که با مواد سخت پوشیده شده است. با توجه به شرایط کاربردی واقعی، پودر آلیاژ پایه فلزی مطابق با تقویت کننده سخت مربوطه را می توان به طور یکنواخت مخلوط کرد تا پودر کامپوزیت مورد نیاز را تشکیل دهد. پوشش کامپوزیت زمینه فلزی تقویت شده سرامیکی بر روی مواد ماتریس انتخاب شده توسط فناوری روکش لیزری تهیه شده است که نه تنها باعث می شود لایه روکش دارای استحکام و چقرمگی بالایی باشد، بلکه از فاز سخت شدن کامل برای بهبود عملکرد فلز ماتریس استفاده می کند. مطالبی که به یک موضوع تحقیقاتی داغ تبدیل شده است.
شرکت فناوری لیزر Xi'an Guosheng یک شرکت با فناوری پیشرفته متخصص در تحقیق و توسعه، ساخت و فروش دستگاه روکش لیزری اتوماتیک، دستگاه روکش لیزری پرسرعت، دستگاه خاموش کننده لیزر، دستگاه جوش لیزری و تجهیزات چاپ سه بعدی لیزری است. محصولات ما مقرون به صرفه هستند و در داخل و خارج از کشور به فروش می رسند. اگر به محصولات ما علاقه مند هستید، لطفاً با ما در bob@gshenglaser.com تماس بگیرید.