Principio e introduzione del rivestimento laser

Processo di rivestimento: il rivestimento laser può essere approssimativamente diviso in due categorie secondo il metodo di approvvigionamento dei materiali di rivestimento, vale a dire il rivestimento laser preimpostato e il rivestimento laser sincrono.

Il rivestimento laser preimpostato consiste nel posizionare in anticipo il materiale di rivestimento sulla parte del rivestimento della superficie del substrato, quindi utilizzare l'irradiazione del raggio laser per scansionare e fusione. Il materiale di rivestimento viene aggiunto sotto forma di polvere o filo e la forma di polvere è la più comunemente utilizzata.

Il rivestimento laser sincrono è quello di inviare materiali di rivestimento in polvere o filo nel pool fuso in modo sincrono attraverso l'ugello durante il processo di rivestimento. Il materiale di rivestimento viene aggiunto sotto forma di polvere o filo, tra cui la forma di polvere è la più comunemente utilizzata.

Il processo principale del rivestimento laser preimpostato è: pretrattamento della superficie del rivestimento del substrato --- Materiale di rivestimento preimpostato --- Preriscaldamento --- rivestimento laser --- Post Heat Treatment.

Il principale flusso di processo del rivestimento laser sincrono è: pretrattamento superficiale del rivestimento del substrato --- Preriscaldare --- rivestimento laser sincrono --- post trattamento calda.

Secondo il flusso di processo, i processi relativi al rivestimento laser sono principalmente il metodo di pretrattamento della superficie del substrato, il metodo di alimentazione del materiale di rivestimento, il preriscaldamento e il trattamento post termico.

Principio di lavoro laser:

Il set completo di attrezzature per rivestimento laser è costituito da: laser, unità di raffreddamento, meccanismo di alimentazione delle polveri, tavola di lavorazione, ecc.

Selezione di laser: tipi di laser mainstream supportano il processo di rivestimento laser, come laser CO2, laser a stato solido, laser in fibra, laser a semiconduttore, ecc.

Parametri di processo

I parametri di processo del rivestimento laser comprendono principalmente la potenza laser, il diametro del punto, la velocità del rivestimento, la quantità di defocus, la velocità di alimentazione delle polveri, la velocità di scansione, la temperatura di preriscaldamento, ecc. Questi parametri hanno una grande influenza sul tasso di diluizione dello strato di rivestimento, crepe superficiali e compattezza delle parti di rivestimento. I parametri si influenzano anche reciproci, che è un processo molto complicato e i metodi di controllo ragionevoli devono essere utilizzati per controllare questi parametri all'interno dell'intervallo ammissibile del processo di rivestimento laser.

Il rivestimento laser ha 3 importanti parametri di processo

Potere laser

Maggiore è la potenza laser, maggiore è la quantità di metallo di rivestimento fuso e maggiore è la probabilità di porosità. All'aumentare della potenza laser, la profondità dello strato di rivestimento aumenta, il metallo liquido circostante fluttua violentemente e la solidificazione dinamica si cristallizza, in modo che il numero di pori sia gradualmente ridotto o addirittura eliminato e anche le fessure sono gradualmente ridotte. Quando la profondità dello strato di rivestimento raggiunge la profondità del limite, all'aumentare della potenza, aumenta la temperatura superficiale del substrato e il fenomeno della deformazione e del cracking si intensifica. Se la potenza laser è troppo piccola, solo il rivestimento di superficie si scioglie e il substrato non si scioglie. Al momento, si verifica crack locali sulla superficie dello strato di rivestimento. Pilling, vuoti, ecc., Non riescono a raggiungere lo scopo del rivestimento di superficie.

Diametro spot

Il raggio laser è generalmente circolare. La larghezza dello strato di rivestimento dipende principalmente dal diametro del punto del raggio laser, il diametro del punto aumenta e lo strato di rivestimento diventa più ampio. Diverse dimensioni spot causano cambiamenti nella distribuzione dell'energia sulla superficie dello strato di rivestimento e la morfologia dello strato di rivestimento ottenuto e le proprietà della microstruttura sono abbastanza diverse. In generale, la qualità dello strato di rivestimento è migliore quando la dimensione del punto è piccola e la qualità dello strato di rivestimento diminuisce all'aumentare della dimensione del punto. Tuttavia, il diametro spot è troppo piccolo, il che non è favorevole all'ottenimento di uno strato di rivestimento di grande area. [3]

Velocità di rivestimento

La velocità di rivestimento V ha un effetto simile alla potenza laser P. Se la velocità di rivestimento è troppo alta,la polvere in leganon può essere completamente fuso e l'effetto del rivestimento di alta qualità non viene raggiunto; Se la velocità di rivestimento è troppo bassa, la piscina fusa esiste per troppo tempo, la polvere è troppo bruciata, gli elementi in lega vengono persi e l'ingresso di calore della matrice è grande. aumenterà la quantità di deformazione.

I parametri del rivestimento laser non influenzano indipendentemente la qualità macroscopica e microscopica dello strato di rivestimento, ma si influenzano a vicenda. Al fine di illustrare l'effetto completo della potenza laser P, del diametro spot e della velocità di rivestimento V, viene proposto il concetto di energia specifica ES, vale a dire:

ES = P/(DV)

Cioè l'energia di irradiazione per unità di area e fattori come il laserdensità di potenzae la velocità del rivestimento può essere considerata insieme.

La riduzione dell'energia specifica è benefica per ridurre il tasso di diluizione e ha anche una certa relazione con lo spessore dello strato di rivestimento. Sotto la condizione della potenza laser costante, il tasso di diluizione dello strato di rivestimento diminuisce con l'aumento del diametro spot e quando la velocità di rivestimento e il diametro spot sono costanti, il tasso di diluizione dello strato di rivestimento aumenta con l'aumento della potenza del raggio laser. Inoltre, all'aumentare della velocità di rivestimento, la profondità di fusione del substrato diminuisce e diminuisce il tasso di diluizione dello strato di rivestimento dal materiale del substrato.

Nel rivestimento laser multi-pass, il tasso di sovrapposizione è il fattore principale che influenzala rugosità superficialedello strato di rivestimento. Quando aumenta il tasso di sovrapposizione, la rugosità superficiale dello strato di rivestimento diminuisce, ma è difficile da garantire l'uniformità della parte sovrapposta. La profondità dell'area sovrapposta tra le tracce di rivestimento è diversa dalla profondità del centro delle tracce di rivestimento, che influisce sull'uniformità dell'intero strato di rivestimento. Inoltre, sarà sovrapposto lo stress di trazione residuo del rivestimento multi-pass, il che aumenterà il valore di stress totale locale e aumenterà la sensibilità alla crepa dello strato di rivestimento. Il preriscaldamento e il temperamento possono ridurre la tendenza della crepa dello strato di rivestimento.