עיקרון חיפוי לייזר והקדמה

תהליך חיפוי: ניתן לחלק את חיפוי הלייזר בערך לשתי קטגוריות בהתאם לשיטת האספקה ​​של חומרי חיפוי, כלומר חיפוי לייזר מראש מראש וחיפוי לייזר סינכרוני.

חיפוי לייזר מוגדר מראש הוא למקם את חומר החיפוי על החלק החיפוי של משטח המצע מראש, ואז להשתמש בהקרנת קרני לייזר כדי לסרוק ולהמיס. חומר החיפוי מתווסף בצורה של אבקה או חוט, וצורת האבקה היא הנפוצה ביותר.

חיפוי לייזר סינכרוני הוא לשלוח חומרי חיפוי אבקה או תיל לבריכה המותכת באופן סינכרוני דרך הזרבובית במהלך תהליך החיפוי. חומר החיפוי מתווסף בצורה של אבקה או חוט, ביניהם צורת האבקה היא הנפוצה ביותר.

התהליך העיקרי של חיפוי לייזר מראש מראש הוא: טיפול לפני משטח חיפוי מצע --- חומר חיפוי מראש --- חימום מראש --- חיפוי לייזר --- טיפול לאחר חום.

זרימת התהליך העיקרית של חיפוי לייזר סינכרוני היא: טיפול לפני משטח חיפוי מצע --- חימום תחום --- חיפוי לייזר סינכרוני --- טיפול לאחר חום.

על פי זרימת התהליך, התהליכים הקשורים לחיפוי לייזר הם בעיקר שיטת הטיפול לפני משטח המצע, שיטת האכלת חומרי החיפוי, חימום מראש וטיפול בחום לאחר.

עקרון העבודה של לייזר:

הסט השלם של ציוד חיפוי לייזר מורכב מ: לייזר, יחידת קירור, מנגנון הזנת אבקה, שולחן עיבוד וכו '.

בחירת לייזרים: סוגי לייזר מיינסטרים תומכים בתהליך חיפוי לייזר, כמו לייזרי CO2, לייזרים במצב מוצק, לייזרים סיבים, לייזרים מוליכים למחצה וכו '.

פרמטרים של תהליכים

פרמטרי התהליך של חיפוי לייזר כוללים בעיקר כוח לייזר, קוטר נקודה, מהירות חיפוי, כמות דפוקוס, מהירות הזנת אבקה, מהירות סריקה, טמפרטורת חימום מראש וכו ' וקומפקטיות של חלקי חיפוי. הפרמטרים משפיעים גם זה על זה, שהוא תהליך מסובך מאוד, ויש להשתמש בשיטות בקרה סבירות כדי לשלוט על פרמטרים אלה בטווח המותר של תהליך חיפוי הלייזר.

לחיפוי לייזר יש 3 פרמטרים חשובים לתהליך

כוח לייזר

ככל שכוח הלייזר גדול יותר, כך גדלה כמות המתכת החיפוי המותכת, וכך ההסתברות לנקבוביות גדולה יותר. ככל שכוח הלייזר גדל, עומק שכבת החיפוי עולה, המתכת הנוזלית שמסביב משתנה באלימות, וההתמצקות הדינאמית מתגבשת, כך שמספר הנקבוביות מופחת בהדרגה או אפילו מבוטל, וגם הסדקים מופחתים בהדרגה. כאשר עומק שכבת החיפוי מגיע לעומק הגבול, ככל שההספק עולה, טמפרטורת השטח של המצע עולה, ותופעת העיוות והסדק מתעצמת. אם כוח הלייזר קטן מדי, רק ציפוי פני השטח נמס, והמצע לא נמס. בשלב זה מתרחש פיצוח מקומי על פני שכבת החיפוי. פילינג, חללים וכו ', לא מצליחים להשיג את מטרת חיפוי השטח.

קוטר ספוט

קרן הלייזר היא בדרך כלל מעגלית. רוחב שכבת החיפוי תלוי בעיקר בקוטר הנקודה של קרן הלייזר, קוטר הנקודה גדל ושכבת החיפוי הופכת רחבה יותר. גדלי ספוט שונים יגרמו לשינויים בהתפלגות האנרגיה על פני שכבת החיפוי, ותכונות המורפולוגיה של שכבת החיפוי המתקבלת ותכונות המיקרו -מבנה שונות למדי. באופן כללי, איכות שכבת החיפוי טובה יותר כאשר גודל הספוט קטן, ואיכות שכבת החיפוי פוחתת ככל שגודל הספוט גדל. עם זאת, קוטר הנקודה קטן מדי, שאינו מועיל להשגת שכבת חיפוי בשטח גדול. [3]

מהירות חיפוי

למהירות החיפוי V יש השפעה דומה על כוח הלייזר P. אם מהירות החיפוי גבוהה מדי,אבקת הסגסוגתלא ניתן להמיס לחלוטין את ההשפעה של חיפוי איכותי לא מושגת; אם מהירות החיפוי נמוכה מדי, הבריכה המותכת קיימת זמן רב מדי, האבקה נורה יתר על המידה, יסודות הסגסוגת אבודים, וכניסת החום של המטריצה ​​גדולה. יגדיל את כמות העיוות.

פרמטרי חיפוי לייזר אינם משפיעים באופן עצמאי על האיכות המקרוסקופית והמיקרוסקופית של שכבת החיפוי, אלא משפיעים זה על זה. על מנת להמחיש את ההשפעה המקיפה של כוח לייזר P, מוצע קוטר ספוט D ומהירות חיפוי V, מוצע מושג האנרגיה הספציפית, כלומר:

ES = P/(DV)

כלומר, אנרגיית ההקרנה ליחידה, וגורמים כמו לייזרצפיפות כוחוניתן לשקול מהירות חיפוי יחד.

הפחתת האנרגיה הספציפית מועילה להפחתת קצב הדילול, ויש לה גם קשר מסוים עם עובי שכבת החיפוי. בתנאי כוח לייזר קבוע, קצב דילול שכבת החיפוי יורד עם עליית קוטר הנקודה, וכאשר מהירות החיפוי וקוטר נקודה קבועים, שיעור דילול שכבת החיפוי עולה עם עליית כוח קרן הלייזר. בנוסף, ככל שמהירות החיפוי עולה, עומק ההיתוך של המצע יורד, וקצב הדילול של שכבת החיפוי מחומר המצע יורד.

בחיפוי לייזר רב-מעבר, קצב החפיפה הוא הגורם העיקרי המשפיעחספוס פני השטחשל שכבת החיפוי. כאשר קצב החפיפה עולה, חספוס פני השטח של שכבת החיפוי פוחת, אך קשה להבטיח את האחידות של החלק החופף. עומק האזור החופף בין פסי החיפוי שונה מעומק מרכז מסלולי החיפוי, המשפיע על אחידות שכבת החיפוי כולה. יתר על כן, יוטל על לחץ המתיחה הנותר של חיפוי רב-מעבר, מה שיגדיל את ערך הלחץ הכולל המקומי ויגדיל את הרגישות לסדק של שכבת החיפוי. חימום מראש ומזג יכולים להפחית את נטיית הסדק של שכבת החיפוי.