Prinzip und Einführung von Laserverkleidungen

Verkleidungsprozess: Laserverkleidung kann gemäß der Angebotsmethode der Materialdaten, nämlich voreingestellter Laserverkleidungen und synchroner Laserverkleidung, in zwei Kategorien unterteilt werden.

Voreingestellte Laserverkleidung soll das Verkleidungsmaterial im Voraus auf den Verkleidungsteil der Substratoberfläche platzieren und dann zum Scannen und Schmelzen der Laserstrahlbestrahlung verwenden. Das Verkleidungsmaterial wird in Form von Pulver oder Draht zugegeben, und die Form von Pulver wird am häufigsten verwendet.

Die synchrone Laserverkleidung besteht darin, Pulver- oder Drahtverkleidungsmaterialien synchron in den geschmolzenen Pool durch die Düse während des Verkleidungsvorgangs zu senden. Das Verkleidungsmaterial wird in Form von Pulver oder Draht zugegeben, unter der die Form von Pulver am häufigsten verwendet wird.

Der Hauptprozess der voreingestellten Laserverkleidung ist: Substrat-Verkleidungsoberflächenvorbehandlung --- Voreingestellte Verkleidungsmaterial --- Vorheizung --- Laserverkleidungsbehandlung.

Der Hauptprozessfluss der synchronen Laserverkleidung ist: Substratverkleidungsoberfläche Vorbehandlung --- Vorheizen ---

Gemäß dem Prozessfluss sind die Prozesse, die sich auf die Laserverkleidung beziehen, hauptsächlich die Vorbehandlungsmethode der Substratoberfläche, die Fütterungsmethode für das Verkleidungsmaterial, die Vorheizung und die Behandlung nach Wärme.

Laser -Arbeitsprinzip:

Der vollständige Satz von Laserverkleidungsgeräten besteht aus: Laser, Kühleinheit, Pulver -Fütterungsmechanismus, Verarbeitungstabelle usw.

Auswahl der Laser: Mainstream-Lasertypen unterstützen Laser-Verkleidungsverfahren wie CO2-Laser, Festkörper-Laser, Faserlaser, Halbleiterlaser usw.

Prozessparameter

Die Prozessparameter der Laserverkleidung umfassen hauptsächlich Laserleistung, Spotdurchmesser, Verkleidung, Defokusmenge, Geschwindigkeitsgeschwindigkeit der Pulver, die Rastergeschwindigkeit, die Vorheizungstemperatur usw. Diese Parameter haben einen großen Einfluss auf die Verdünnungsrate der Kladdierungsschicht, Risse, Oberflächenrauheit und Kompaktheit von Verkleidungsteilen. Die Parameter beeinflussen sich auch gegenseitig, was ein sehr komplizierter Prozess ist, und angemessene Kontrollmethoden müssen verwendet werden, um diese Parameter innerhalb des zulässigen Bereichs des Laserverrückungsverfahrens zu steuern.

Die Laserverkleidung hat 3 wichtige Prozessparameter

Laserkraft

Je größer die Laserleistung, desto größer ist die Menge an geschmolzenem Kladding -Metall und desto größer ist die Wahrscheinlichkeit der Porosität. Mit zunehmender Laserleistung steigt die Tiefe der Verkleidungsschicht, die umgebende flüssige Metallmetalls schwankt heftig und die dynamische Verfestigung kristallisiert, so dass die Anzahl der Poren allmählich reduziert oder sogar beseitigt wird und die Risse auch allmählich reduziert werden. Wenn die Schichttiefe die Grenztiefe erreicht, steigt die Oberflächentemperatur mit zunehmender Leistung und das Verformungs- und Rissphänomen intensiviert. Wenn die Laserleistung zu klein ist, schmilzt nur die Oberflächenbeschichtung und das Substrat schmilzt nicht. Zu diesem Zeitpunkt tritt lokales Riss auf der Schichtoberfläche auf. Pilling, Hohlräume usw. erreichen nicht den Zweck der Oberflächenverkleidung.

Spotdurchmesser

Der Laserstrahl ist im Allgemeinen kreisförmig. Die Verkleinerungsschichtbreite hängt hauptsächlich vom Fleckdurchmesser des Laserstrahls ab, der Fleckdurchmesser steigt und die Verkleidungsschicht wird breiter. Unterschiedliche Spotgrößen verursachen Änderungen in der Energieverteilung auf der Oberfläche der Verkleidungschicht, und die erhaltene Morphologie- und Mikrostruktureigenschaften der Verkleidungschicht sind sehr unterschiedlich. Im Allgemeinen ist die Qualität der Verkleidungsschicht besser, wenn die Punktgröße klein ist und die Qualität der Verkleidungsschicht mit zunehmender Stelle der Spotgröße abnimmt. Der Spotdurchmesser ist jedoch zu klein, was nicht förderlich ist, eine große Schicht zu erhöhen. [3]

Verkleidungsgeschwindigkeit

Die Verkleidungsgeschwindigkeit V hat einen ähnlichen Einfluss wie die Laserleistung P. Wenn die Verkleidungsgeschwindigkeit zu hoch ist, ist dies zu hoch.das Legierungspulverkann nicht vollständig geschmolzen werden, und die Wirkung einer hochwertigen Verkleidung wird nicht erreicht. Wenn die Verkleidungsgeschwindigkeit zu niedrig ist, existiert der geschmolzene Pool zu lange, das Pulver ist überbrannt, die Legierungselemente gehen verloren und der Wärmeeingang der Matrix ist groß. Erhöht die Verformungsmenge.

Die Laserverkleidungsparameter beeinflussen nicht unabhängig die makroskopische und mikroskopische Qualität der Verkleidung, sondern beeinflussen sich gegenseitig. Um den umfassenden Effekt von Laserleistung P, Spot -Durchmesser D und Verkleidungsgeschwindigkeit V zu veranschaulichen, wird das Konzept der spezifischen Energie -ES vorgeschlagen, nämlich:

Es = P/(DV)

Das heißtLeistungsdichteund die Geschwindigkeitsgeschwindigkeit kann zusammen berücksichtigt werden.

Die Verringerung spezifischer Energie ist vorteilhaft, um die Verdünnungsrate zu verringern, und hat auch eine bestimmte Beziehung zur Dicke der Verkleidungschicht. Unter dem Zustand der konstanten Laserleistung nimmt die Verdünnungsrate der Verkleidungschicht mit dem Anstieg des Fleckdurchmessers ab, und wenn die Verkleidung und die Spotdurchmesser konstant sind, nimmt die Verdünnungsrate der Kladdingschicht mit der Zunahme der Laserstrahlleistung zu. Darüber hinaus nimmt die Schmelztiefe des Substrats mit zunehmender Verredelungsgeschwindigkeit ab und die Verdünnungsrate der Kladdierungsschicht aus dem Substratmaterial nimmt ab.

In der Multi-Pass-Laserverkleidung ist die Überlappungsrate der Hauptfaktor, der sich auswirktdie Oberflächenrauheitder verschmierten Schicht. Wenn die Überlappungsrate zunimmt, nimmt die Oberflächenrauheit der Verkleidungsschicht ab, aber die Gleichmäßigkeit des überlappenden Teils ist schwer zu garantieren. Die Tiefe des überlappenden Bereichs zwischen den Schlupfspuren unterscheidet sich von der Tiefe der Mitte der Verkleidungsspuren, die die Gleichmäßigkeit der gesamten Verkleidungsschicht beeinflusst. Darüber hinaus wird der verbleibende Zugspannung der Multi-Pass-Verkleidung überlagert, was den lokalen Gesamtspannungswert erhöht und die Rissempfindlichkeit der Verkleidungsschicht erhöht. Vorheizen und Temperieren können die Rissneigung der Verkleidungsschicht verringern.