Principio e introducción de revestimiento láser

Proceso de revestimiento: el revestimiento de láser se puede dividir aproximadamente en dos categorías de acuerdo con el método de suministro de los materiales de revestimiento, a saber, el revestimiento láser preestablecido y el revestimiento láser sincrónico.

El revestimiento láser preestablecido es colocar el material de revestimiento en la parte de revestimiento de la superficie del sustrato por adelantado, y luego usar la irradiación del haz láser para escanear y derretir. El material de revestimiento se agrega en forma de polvo o alambre, y la forma de polvo es la más utilizada.

El revestimiento láser síncrono es enviar materiales de revestimiento de polvo o alambre a la piscina fundida sincrónicamente a través de la boquilla durante el proceso de revestimiento. El material de revestimiento se agrega en forma de polvo o alambre, entre los cuales la forma de polvo es la más utilizada.

El principal proceso de revestimiento láser preestablecido es: revestimiento de la superficie de revestimiento de sustrato --- material de revestimiento preestablecido --- precalentamiento --- revestimiento de láser --- después del tratamiento térmico.

El principal flujo de proceso del revestimiento de láser sincrónico es: pretratamiento de superficie de revestimiento de sustrato --- Precalecimiento --- Cambradeo de láser sincrónico --- después del tratamiento térmico.

Según el flujo del proceso, los procesos relacionados con el revestimiento de láser son principalmente el método de pretratamiento de la superficie del sustrato, el método de alimentación de material de revestimiento, precalentamiento y tratamiento térmico posterior.

Principio de trabajo láser:

El conjunto completo de equipos de revestimiento láser consiste en: láser, unidad de enfriamiento, mecanismo de alimentación en polvo, tabla de procesamiento, etc.

Selección de láseres: los tipos de láser convencionales admiten el proceso de revestimiento de láser, como láseres de CO2, láseres de estado sólido, láseres de fibra, láseres de semiconductores, etc.

Parámetros de proceso

Los parámetros del proceso del revestimiento láser incluyen principalmente potencia láser, diámetro de mancha, velocidad de revestimiento, cantidad de desenfoque, velocidad de alimentación en polvo, velocidad de escaneo, temperatura de precalentamiento, etc. Estos parámetros tienen una gran influencia en la velocidad de dilución de la capa de revestimiento, grietas, rugosidad de la superficie y compacidad de las piezas de revestimiento. Los parámetros también se afectan entre sí, que es un proceso muy complicado, y se deben utilizar métodos de control razonables para controlar estos parámetros dentro del rango permitido del proceso de revestimiento láser.

El revestimiento láser tiene 3 parámetros de proceso importantes

potencia láser

Cuanto mayor sea la potencia del láser, mayor es la cantidad de metal de revestimiento fundido y mayor es la probabilidad de porosidad. A medida que aumenta la potencia del láser, la profundidad de la capa de revestimiento aumenta, el metal líquido circundante fluctúa violentamente y la solidificación dinámica cristaliza, de modo que el número de poros se reduce gradualmente o se elimina, y las grietas también se reducen gradualmente. Cuando la profundidad de la capa de revestimiento alcanza la profundidad del límite, a medida que aumenta la potencia, la temperatura de la superficie del sustrato aumenta y se intensifica la deformación y el fenómeno de agrietamiento. Si la potencia del láser es demasiado pequeña, solo el recubrimiento superficial se derrite y el sustrato no se derrite. En este momento, el agrietamiento local ocurre en la superficie de la capa de revestimiento. Pilling, Voids, etc., no logran el propósito del revestimiento de la superficie.

Diámetro de la mancha

El haz láser es generalmente circular. El ancho de la capa de revestimiento depende principalmente del diámetro de la mancha del haz láser, el diámetro de la mancha aumenta y la capa de revestimiento se ensancha. Los diferentes tamaños de puntos causarán cambios en la distribución de energía en la superficie de la capa de revestimiento, y las propiedades de la capa de capa de revestimiento obtenida y las propiedades de microestructura son bastante diferentes. En términos generales, la calidad de la capa de revestimiento es mejor cuando el tamaño de la mancha es pequeño, y la calidad de la capa de revestimiento disminuye a medida que aumenta el tamaño de la mancha. Sin embargo, el diámetro de la mancha es demasiado pequeño, lo que no es propicio para obtener una capa de revestimiento de gran área. [3]

Velocidad de revestimiento

La velocidad de revestimiento V tiene un efecto similar a la potencia del láser P. Si la velocidad de revestimiento es demasiado alta,el polvo de aleaciónno se puede derretir por completo, y el efecto del revestimiento de alta calidad no se logra; Si la velocidad de revestimiento es demasiado baja, la piscina fundida existe durante demasiado tiempo, el polvo se quema demasiado, los elementos de aleación se pierden y la entrada de calor de la matriz es grande. aumentará la cantidad de deformación.

Los parámetros de revestimiento láser no afectan de forma independiente la calidad macroscópica y microscópica de la capa de revestimiento, sino que se influyen entre sí. Para ilustrar el efecto integral de la potencia láser P, el diámetro de mancha D y la velocidad de revestimiento V, se propone el concepto de ES específica, a saber:

Es = P/(DV)

Es decir, la energía de irradiación por unidad de área y factores como el láserdensidad de potenciay la velocidad de revestimiento se puede considerar juntas.

La reducción de la energía específica es beneficiosa para reducir la tasa de dilución, y también tiene una cierta relación con el grosor de la capa de revestimiento. Bajo la condición de la potencia del láser constante, la velocidad de dilución de la capa de revestimiento disminuye con el aumento del diámetro de la mancha, y cuando la velocidad de revestimiento y el diámetro de la mancha son constantes, la velocidad de dilución de la capa de revestimiento aumenta con el aumento de la potencia del haz láser. Además, a medida que aumenta la velocidad de revestimiento, la profundidad de fusión del sustrato disminuye y la velocidad de dilución de la capa de revestimiento del material del sustrato disminuye.

En el revestimiento de láser múltiple, la tasa de superposición es el factor principal que afectala rugosidad de la superficiede la capa de revestimiento. Cuando aumenta la tasa de superposición, la rugosidad de la superficie de la capa de revestimiento disminuye, pero la uniformidad de la parte superpuesta es difícil de garantizar. La profundidad del área superpuesta entre las pistas de revestimiento es diferente de la profundidad del centro de las pistas de revestimiento, lo que afecta la uniformidad de toda la capa de revestimiento. Además, el estrés por tracción residual del revestimiento de múltiples pasos se superpusirá, lo que aumentará el valor de estrés total local y aumentará la sensibilidad de la grieta de la capa de revestimiento. El precalentamiento y el templado pueden reducir la tendencia de grietas de la capa de revestimiento.