Principio e introducción del revestimiento láser.

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

El revestimiento láser preestablecido consiste en colocar el material de revestimiento en la parte del revestimiento de la superficie del sustrato con anticipación y luego utilizar irradiación con rayo láser para escanear y fundir. El material de revestimiento se añade en forma de polvo o alambre, y la forma de polvo es la más utilizada.

El revestimiento láser síncrono consiste en enviar materiales de revestimiento en polvo o alambre al baño fundido de forma sincrónica a través de la boquilla durante el proceso de revestimiento. El material de revestimiento se añade en forma de polvo o alambre, entre los cuales la forma de polvo es la más utilizada.

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

El flujo de proceso principal del revestimiento láser síncrono es: pretratamiento de la superficie del revestimiento del sustrato --- precalentamiento --- revestimiento láser síncrono --- tratamiento térmico posterior.

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

Principio de funcionamiento del láser:

El conjunto completo de equipos de revestimiento láser consta de: láser, unidad de enfriamiento, mecanismo de alimentación de polvo, mesa de procesamiento, etc.

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

Parámetros del proceso

Los parámetros del proceso del revestimiento láser incluyen principalmente la potencia del láser, el diámetro del punto, la velocidad del revestimiento, la cantidad de desenfoque, la velocidad de alimentación del polvo, la velocidad de escaneo, la temperatura de precalentamiento, etc. Estos parámetros tienen una gran influencia en la tasa de dilución de la capa de revestimiento, las grietas y la rugosidad de la superficie. y compacidad de las piezas del revestimiento. Los parámetros también se afectan entre sí, lo cual 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 del láser

Cuanto mayor es 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, aumenta la profundidad de la capa de revestimiento, el metal líquido circundante fluctúa violentamente y la solidificación dinámica cristaliza, de modo que el número de poros se reduce o incluso se elimina gradualmente, y las grietas también se reducen gradualmente. Cuando la profundidad de la capa de revestimiento alcanza la profundidad límite, a medida que aumenta la potencia, la temperatura de la superficie del sustrato aumenta y el fenómeno de deformación y agrietamiento se intensifica. Si la potencia del láser es demasiado pequeña, sólo se funde el revestimiento de la superficie y el sustrato no. En este momento, se produce un agrietamiento local en la superficie de la capa de revestimiento. Las bolitas, los huecos, etc. no logran el propósito del revestimiento de superficies.

Diámetro del punto

El rayo láser es generalmente circular. El ancho de la capa de revestimiento depende principalmente del diámetro del punto del rayo láser, el diámetro del punto aumenta y la capa de revestimiento se vuelve más ancha. Diferentes tamaños de puntos provocarán cambios en la distribución de energía en la superficie de la capa de revestimiento, y la morfología y las propiedades de microestructura de la capa de revestimiento obtenidas son bastante diferentes. En términos generales, la calidad de la capa de revestimiento es mejor cuando el tamaño del punto es pequeño y la calidad de la capa de revestimiento disminuye a medida que aumenta el tamaño del punto. Sin embargo, el diámetro del punto es demasiado pequeño, lo que no favorece la obtención de una capa de revestimiento de gran superficie. [3]

velocidad de revestimiento

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

Los parámetros del 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 del láser P, el diámetro del punto D y la velocidad del revestimiento V, se propone el concepto de energía específica Es, a saber:

Es=P/(VD)

Es decir, la energía de irradiación por unidad de área y factores como el láser.densidad de potenciay la velocidad del revestimiento se pueden considerar juntas.

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

En el revestimiento láser de múltiples pasadas, la tasa de superposición es el principal factor 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 es difícil garantizar la uniformidad de la parte superpuesta. La profundidad del área de superposición 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, se superpondrá la tensión de tracción residual del revestimiento de múltiples pasadas, lo que aumentará el valor de la tensión total local y aumentará la sensibilidad a las grietas de la capa de revestimiento. El precalentamiento y el templado pueden reducir la tendencia a agrietarse de la capa de revestimiento.