Рабочее устройство оборудования для лазерной наплавки в основном включает в себя лазер, устройство подачи, наплавочное сопло, платформу обработки и систему управления. Для всего оборудования для лазерной наплавки устройство наплавочного сопла является наиболее важной частью всего оборудования, его основной ролью является передача, фокусировка, преобразование лазерного луча и синхронная передача плакирующего порошка. Ключевыми технологиями плакирующего сопла являются лазерное формирование и трансформирующая фокусировка, передача и инжекция материалов оболочки, а также соединение оптических материалов. Второй — лазер, и сейчас основными лазерами, которые будут использоваться, являются лазеры на углекислом газе, YAG-лазеры и полупроводниковые лазеры. Лазер на углекислом газе в настоящее время является наиболее широко используемым лазером в Китае, и с ним легче достичь высокой мощности, но он имеет недостатки: слишком большой объем и высокое удельное энергопотребление. Благодаря развитию технологий коэффициент использования YAG-лазеров постоянно растет, что позволяет обеспечить передачу по оптоволокну и повысить гибкость деталей. Преимуществами полупроводниковых лазеров являются высокая скорость электрооптического преобразования, низкая цена оборудования, небольшой размер, более низкие затраты на техническое обслуживание, большая пригодность для использования и ряд преимуществ.
Преимущества и недостатки лазерной наплавки
1. Преимущества лазерной наплавки
Лазерная наплавка обычно обладает высокой твердостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, стойкостью к окислению и другими характеристиками, особенно стойкостью к коррозии, что очень помогает продлить срок службы материалов, сэкономить дорогие металлы, сэкономить ресурсы и избежать проблем с загрязнением окружающей среды. По сравнению с другими традиционными методами модификации поверхности подложки степень разбавления слоя, состоящего из лазерной оболочки, ниже (обычно 5–8%), и можно легко сформировать более тонкий слой оболочки. Использование этого метода не только снижает стоимость, но и повышает эффективность облицовки. Лазерная наплавка имеет небольшую зону термического влияния и небольшую деформацию, а скорость ее охлаждения очень высокая (102 ~ 106 К/с), что приводит к образованию плотных структур. В настоящее время процесс лазерной наплавки контролируется компьютером с использованием цифрового и полностью автоматизированного управления, а параметры процесса более стабильны в рабочем процессе, подготовленный слой оболочки более однороден, а уровень ошибок ниже. Лазерная наплавка широко используется в аэрокосмической, электроэнергетической, автомобильной, корабельной, нефтяной и других областях. Технология лазерной наплавки может быть нанесена практически на любой металл или керамический материал на металл или сплав.
2. Недостатки лазерной наплавки
(1) Легко создавать поры. В процессе плакирования газ в ванне расплава выходит слишком поздно, что приводит к образованию пор в плакирующем слое. Для самофлюсующейся подложки, поскольку она содержит большое количество кремний-борного раскислителя, реакция раскисления будет происходить первой в процессе плакирования, образуя соответствующие боросиликатные соединения, которые могут изолировать воздух. Когда время нагрева оболочки достаточно велико, реакция раскисления может быть полностью проведена и газовые дыры не образуются. Однако время нагрева лазерной оболочки короткое, скорость охлаждения высокая, а реакция раскисления недостаточна, поэтому эти раскислители не могут оказывать эффекта, и в них легко образовываются поры. Вообще говоря, устьиц практически трудно избежать, и их можно контролировать только с помощью некоторых мер. Общие методы включают предотвращение окисления порошка сплава перед использованием, сушку плакирующего материала перед использованием и так далее.
(2) Легко взломать. В процессе плакирования плавление, затвердевание и охлаждение происходят за короткий период времени, при этом сохраняются различные напряжения, такие как термические напряжения и структурные напряжения. Кроме того, при неправильной настройке параметров процесса также возникнут трещины. Согласно имеющимся результатам исследований, существует несколько методов устранения трещин в процессе облицовки: Разумный состав облицовочных материалов. Правильный выбор параметров процесса и технологии плакирования. Нанесение покрытия на поверхность подложки для улучшения смачиваемости плакирующего слоя. Процесс плакирования оптимизируется с учетом характеристик воздействия напряжений плакирующего слоя.
(3) Отсутствие единых стандартов. Материалы для лазерной наплавки не сформировали специальную систему материалов, и не существует единого стандарта использования материалов для наплавки, что приводит к росту затрат и снижению экономической выгоды. Кроме того, отсутствие единого стандарта параметров процесса затрудняет взаимодействие между лабораториями и компаниями.
Улучшите выбор материалов для лазерной наплавки, устойчивых к поверхностной коррозии.
Облицовочный материал является одним из основных факторов, влияющих на облицовочный слой. Характеристики облицовочного слоя в основном определяются облицовочным материалом. С момента появления технологии лазерной наплавки выбору плакирующего материала исследователи уделяют большое внимание.
1. Порошок самофлюсующегося сплава на основе Ni.
Самоплавящийся порошок на основе никеля обладает хорошей коррозионной стойкостью, а его цена более умеренная, поэтому он также наиболее часто используется в исследованиях. Он подходит для подложек, которым необходимо повысить термостойкость к коррозии, и на этом этапе его можно разделить на серии сплавов Ni-B-Si и Ni-Cr-B. Содержание никеля около 75%, содержание хрома около 15%, содержание кремния и бора около 6%. Синтезированный порошок сплава не только обладает значительно более высокой коррозионной стойкостью, но и имеет относительно высокие стоимостные показатели.
2. Порошок самофлюсующегося сплава на основе кобальта.
Сам кобальт обладает хорошей коррозионной стойкостью, а порошок сплава, образованный кобальтом и хромом, содержит карбиды, такие как Cr7C3, и бориды, такие как Cr2B. Кобальт обладает хорошей коррозионной стойкостью, хром также обладает хорошей стойкостью к окислению, поэтому с точки зрения характеристик материала он подходит для коррозионной стойкости с материалом лазерной наплавки, а также содержит никель, хром, углерод и железо, но также имеет преимущество в уменьшении образования трещин. Шаброль и др. В ходе экспериментов обнаружено, что материалы на основе кобальта обладают преимуществами улучшения напряженного состояния интерфейса и увеличения прочности связи. Однако его стоимость относительно высока по сравнению с другими материалами.
3. Порошок самофлюсующегося сплава на основе железа.
Порошок самофлюсующегося сплава на основе железа в основном используется в чугуне и низкоуглеродистой стали, и его самым большим преимуществом является низкая цена и противоизносные свойства. Но он очень легко окисляется, даже если добавление бора, никеля, хрома и других элементов не может компенсировать его легкость окисления. Поэтому его универсальность в качестве коррозионностойкого облицовочного материала невелика.
Таким образом, вышеуказанные три вида порошка сплава имеют свои преимущества и недостатки, их следует выбирать в соответствии с реальной ситуацией, в области коррозионной стойкости, учитывая экономическую эффективность дела, порошок самофлюсующегося сплава на основе никеля является более подходящий выбор.
4. Прочий металлический порошок
Помимо трех вышеупомянутых видов металлического порошка, существует несколько других материалов, таких как основа из титана, меди, алюминия, магния и хрома, а также плакирующие материалы из интерметаллических соединений. Эти материалы используют свои особые свойства для достижения различных функций, таких как коррозионная стойкость, стойкость к окислению, износостойкость и т. д. Например, исследователи направили алюминиевый порошок через лазер на поверхность подложки, а также получили покрытие. с хорошей производительностью. Существует также порошок на основе магния, который больше используется для лазерной наплавки магниевого сплава в качестве подложки, благодаря чему коррозионная стойкость поверхности магниевой подложки была значительно улучшена, особенно в эксперименте исследователь использовал раствор хлорида натрия для провели испытания на коррозию и обнаружили, что его коррозионная стойкость значительно улучшилась.
5. Керамический порошок
Керамический порошок в основном включает оксидный керамический порошок и силицидный керамический порошок, среди которых оксидный керамический порошок часто используется при лазерной наплавке. Поскольку он может эффективно улучшить износостойкость, коррозионную стойкость и стойкость к окислению матрицы, его часто используют в качестве коррозионностойкого плакирующего слоя. Однако из-за большой разницы между физическими и химическими свойствами керамического порошка и металла на поверхности подложки плакирующий слой легко трескается и отпадает. Хотя исследователи добавили в переходный слой и плакирующий слой CaO, SiO2 и другие вещества, что облегчило эту ситуацию, это не решило полностью проблему трещин и отпадания керамического плакирующего слоя.
6. Композиционный порошок
Композиционный порошок в основном состоит из двух или более видов материалов с различным составом и различными свойствами порошка, в основном это карбиды, бориды, нитриды, оксиды и другие твердые керамические материалы с высокой температурой плавления и смешанные материалы из золота. Под действием лазерного композитного порошка он может лучше сочетать хорошую ударную вязкость металла с отличными характеристиками коррозионной стойкости, износостойкости и устойчивости к высоким температурам керамики, а также можно эффективно контролировать явления потери горения и улетучивания материалов, что — горячее направление исследований в области лазерной наплавки. Среди них наиболее изученными и применяемыми являются порошок карбидного сплава и порошок оксидного сплава. Частицы карбида в композитном порошке можно добавлять непосредственно в ванну лазерного расплава или смешивать с металлическим порошком в ванне лазерного расплава, но более эффективным способом является добавление в виде составного порошка с металлическим покрытием (например, карбида с никелевым покрытием). , твердый сплав с кобальтовым покрытием).
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. — высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях и разработках, производстве и продаже автоматических машин для лазерной наплавки, высокоскоростных машин для лазерной наплавки, машин для лазерной закалки, машин для лазерной сварки и оборудования для лазерной 3D-печати. Наша продукция экономически эффективна и продается внутри страны и за рубежом. Если вы заинтересованы в нашей продукции, свяжитесь с нами по адресу bob@gshenglaser.com.