Princípio e introdução do revestimento a laser

Processo de revestimento: O revestimento a laser pode ser dividido em duas categorias, de acordo com o método de fornecimento de materiais de revestimento: revestimento a laser predefinido e revestimento a laser síncrono.

O revestimento a laser pré-ajustado consiste em posicionar o material de revestimento sobre a superfície do substrato com antecedência e, em seguida, usar a irradiação do feixe de laser para escanear e fundir. O material de revestimento é adicionado na forma de pó ou fio, sendo a forma de pó a mais comumente utilizada.

O revestimento a laser síncrono consiste em enviar materiais de revestimento em pó ou arame para a poça de fusão de forma sincronizada através do bico durante o processo de revestimento. O material de revestimento é adicionado na forma de pó ou arame, sendo a forma de pó a mais comumente utilizada.

O principal processo de revestimento a laser predefinido é: pré-tratamento da superfície do revestimento do substrato --- material de revestimento predefinido --- pré-aquecimento --- revestimento a laser --- pós-tratamento térmico.

O principal fluxo do processo de revestimento a laser síncrono é: pré-tratamento da superfície do revestimento do substrato --- pré-aquecimento --- revestimento a laser síncrono --- pós-tratamento térmico.

De acordo com o fluxo do processo, os processos relacionados ao revestimento a laser são principalmente o método de pré-tratamento da superfície do substrato, o método de alimentação do material de revestimento, o pré-aquecimento e o pós-tratamento térmico.

Princípio de funcionamento do laser:

O conjunto completo de equipamentos de revestimento a laser consiste em: laser, unidade de resfriamento, mecanismo de alimentação de pó, mesa de processamento, etc.

Seleção de lasers: os principais tipos de laser dão suporte ao processo de revestimento a laser, como lasers de CO2, lasers de estado sólido, lasers de fibra, lasers semicondutores, etc.

Parâmetros do processo

Os parâmetros do processo de revestimento a laser incluem principalmente a potência do laser, o diâmetro do ponto, a velocidade do revestimento, a quantidade de desfocagem, a velocidade de alimentação do pó, a velocidade de varredura, a temperatura de pré-aquecimento, etc. Esses parâmetros têm grande influência na taxa de diluição da camada de revestimento, nas fissuras, na rugosidade da superfície e na compactação das peças de revestimento. Os parâmetros também afetam uns aos outros, o que é um processo muito complexo, e métodos de controle razoáveis ​​devem ser utilizados para controlar esses parâmetros dentro da faixa permitida do processo de revestimento a laser.

O revestimento a laser possui 3 parâmetros de processo importantes

potência do laser

Quanto maior a potência do laser, maior a quantidade de metal de revestimento fundido e maior a probabilidade de porosidade. À medida que a potência do laser aumenta, a profundidade da camada de revestimento aumenta, o metal líquido circundante flutua violentamente e a solidificação dinâmica cristaliza, de modo que o número de poros é gradualmente reduzido ou mesmo eliminado, e as rachaduras também são gradualmente reduzidas. Quando a profundidade da camada de revestimento atinge a profundidade limite, à medida que a potência aumenta, a temperatura da superfície do substrato aumenta e os fenômenos de deformação e rachaduras se intensificam. Se a potência do laser for muito baixa, apenas o revestimento da superfície derrete, e o substrato não. Nesse momento, ocorrem rachaduras locais na superfície da camada de revestimento. Pilling, vazios, etc., não atendem aos propósitos do revestimento da superfície.

Diâmetro do ponto

O feixe de laser é geralmente circular. A largura da camada de revestimento depende principalmente do diâmetro do ponto do feixe de laser; o diâmetro do ponto aumenta e a camada de revestimento se torna mais larga. Diferentes tamanhos de ponto causam alterações na distribuição de energia na superfície da camada de revestimento, e a morfologia e as propriedades microestruturais da camada de revestimento obtidas são bastante diferentes. De modo geral, a qualidade da camada de revestimento é melhor quando o tamanho do ponto é pequeno, e a qualidade da camada de revestimento diminui à medida que o tamanho do ponto aumenta. No entanto, o diâmetro do ponto é muito pequeno, o que não é propício para a obtenção de uma camada de revestimento de grande área. [3]

Velocidade de revestimento

A velocidade de revestimento V tem um efeito semelhante à potência do laser P. Se a velocidade de revestimento for muito alta,o pó de liganão pode ser completamente derretido e o efeito de revestimento de alta qualidade não é alcançado; se a velocidade de revestimento for muito baixa, a poça de fusão existirá por muito tempo, o pó será queimado em excesso, os elementos da liga serão perdidos e a entrada de calor da matriz será grande. aumentará a quantidade de deformação.

Os parâmetros do revestimento a laser não afetam independentemente a qualidade macroscópica e microscópica da camada de revestimento, mas influenciam-se mutuamente. Para ilustrar o efeito abrangente da potência do laser P, do diâmetro do ponto D e da velocidade do revestimento V, propõe-se o conceito de energia específica Es, a saber:

Es=P/(DV)

Ou seja, a energia de irradiação por unidade de área e fatores como o laserdensidade de potênciae a velocidade do revestimento podem ser consideradas em conjunto.

A redução da energia específica é benéfica para reduzir a taxa de diluição e também tem certa relação com a espessura da camada de revestimento. Sob a condição de potência do laser constante, a taxa de diluição da camada de revestimento diminui com o aumento do diâmetro do ponto, e quando a velocidade do revestimento e o diâmetro do ponto são constantes, a taxa de diluição da camada de revestimento aumenta com o aumento da potência do feixe de laser. Além disso, à medida que a velocidade do revestimento aumenta, a profundidade de fusão do substrato diminui e a taxa de diluição da camada de revestimento a partir do material do substrato diminui.

No revestimento a laser multi-passagem, a taxa de sobreposição é o principal fator que afetaa rugosidade da superfícieda camada de revestimento. À medida que a taxa de sobreposição aumenta, a rugosidade da superfície da camada de revestimento diminui, mas a uniformidade da parte sobreposta é difícil de ser garantida. A profundidade da área de sobreposição entre as faixas de revestimento é diferente da profundidade do centro das faixas de revestimento, o que afeta a uniformidade de toda a camada de revestimento. Além disso, a tensão residual de tração do revestimento multipasse será sobreposta, o que aumentará o valor da tensão total local e aumentará a sensibilidade da camada de revestimento à fissuração. O pré-aquecimento e o revenimento podem reduzir a tendência à fissuração da camada de revestimento.