Het werkende apparaat van lasercladapparatuur omvat voornamelijk laser, toevoerapparaat, bekledingsmondstuk, verwerkingsplatform en controlesysteem. Voor de gehele lasercladapparatuur is het cladmondstuk het belangrijkste onderdeel van de gehele apparatuur. De belangrijkste rol ervan is de transmissie, focussering, transformatie van de laserstraal en de synchrone transmissie van het cladpoeder. De belangrijkste technologieën van het bekledingsmondstuk zijn het laservormen en transformeren van focussering, de transmissie- en injectieconvergentie van bekledingsmaterialen en de koppeling van optische materialen. De tweede is de laser, en de belangrijkste te gebruiken lasers zijn koolstofdioxidelasers, YAG-lasers en halfgeleiderlasers. Kooldioxidelaser is nu de meest gebruikte laser in China en het is gemakkelijker om een hoog vermogen te bereiken, maar heeft de nadelen van een te groot volume en een hoog energieverbruik per eenheid. Door de ontwikkeling van technologie neemt de bezettingsgraad van YAG-lasers voortdurend toe, wat vezeltransmissie kan bereiken en de flexibiliteit van onderdelen kan verbeteren. De voordelen van halfgeleiderlasers zijn een hoge elektro-optische conversie, lage apparatuurprijs, kleine afmetingen, lagere onderhoudskosten, beter geschikt voor gebruik en een reeks voordelen.
Voor- en nadelen van lasercladden
1. Voordelen van lasercladden
Lasercladding heeft over het algemeen een hoge hardheid, slijtvastheid, corrosieweerstand, oxidatieweerstand en andere kenmerken, vooral corrosieweerstand, wat een grote hulp is om de levensduur van materialen te verlengen, dure metalen te besparen, hulpbronnen te besparen en geen problemen met milieuvervuiling te veroorzaken. Vergeleken met andere traditionele methoden voor het modificeren van substraatoppervlakken is de verdunningssnelheid van de bekledingslaag bestaande uit lasercladding lager (doorgaans 5% ~ 8%) en is het gemakkelijk om een dunnere bekledingslaag te vormen. Het gebruik van deze methode verlaagt niet alleen de kosten, maar verbetert ook de bekledingsefficiëntie. Lasercladding heeft de kenmerken van een kleine, door hitte beïnvloede zone en kleine vervorming, en de afkoelsnelheid is zeer snel (102 ~ 106 K/s), wat de neiging heeft dichte structuren te vormen. Momenteel wordt het lasercladproces bestuurd door een computer, met behulp van digitale en volledig geautomatiseerde besturing, en de procesparameters zijn stabieler in het werkingsproces, de voorbereide cladlaag is uniformer en het foutenpercentage is lager. Lasercladding wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, elektrische energie, auto's, schepen, olie en andere gebieden. Lasercladtechnologie kan vrijwel elk metaal of keramisch materiaal op een metaal of legering zijn.
2. Tekortkomingen van lasercladden
(1) Gemakkelijk te produceren poriën. Tijdens het cladproces komt het gas in het smeltbad te laat vrij, wat zal leiden tot de vorming van poriën in de cladlaag. Voor het zelfvloeiende substraat zal, omdat het een grote hoeveelheid silicium-boor-deoxidatiemiddel bevat, de deoxidatiereactie als eerste plaatsvinden tijdens het bekledingsproces, waarbij de overeenkomstige borosilicaatverbindingen worden geproduceerd, die de lucht kunnen isoleren. Wanneer de verwarmingstijd van de bekleding lang genoeg is, kan de deoxidatiereactie volledig worden uitgevoerd en zullen er geen gasgaten worden gevormd. De verwarmingstijd van de lasercladding is echter kort en de afkoelsnelheid is snel, en de deoxygenatiereactie is niet voldoende, dus deze deoxidatiemiddelen kunnen geen effecten produceren en het is gemakkelijk om poriën te vormen. Over het algemeen zijn huidmondjes bijna moeilijk te vermijden en kunnen ze alleen met enkele maatregelen onder controle worden gebracht. Gebruikelijke methoden zijn onder meer voorkomen dat het legeringspoeder vóór gebruik oxideert, het bekledingsmateriaal vóór gebruik drogen, enzovoort.
(2) Gemakkelijk te kraken. Bij het bekledingsproces vinden het smelten, stollen en afkoelen allemaal in korte tijd plaats, en er zullen verschillende spanningen, zoals thermische spanningen en structurele spanningen, blijven bestaan. Bovendien zullen er, als de procesparameters verkeerd zijn ingesteld, ook scheuren ontstaan. Volgens de bestaande onderzoeksresultaten zijn er verschillende methoden om scheuren in het bekledingsproces te elimineren: Redelijke samenstelling van bekledingsmaterialen. Correcte selectie van procesparameters en cladtechnologie. Voeg een coating toe op het oppervlak van het substraat om de bevochtigbaarheid van de cladlaag te verbeteren. Het cladproces wordt geoptimaliseerd op basis van de spanningseigenschappen van de cladlaag.
(3) Gebrek aan uniforme normen. Lasercladmaterialen vormen geen speciaal materiaalsysteem en er is geen uniforme standaard voor het gebruik van cladmaterialen, wat resulteert in stijgende kosten en afnemende economische voordelen. Bovendien maakt het ontbreken van een uniforme procesparameterstandaard de communicatie tussen laboratoria en bedrijven moeilijk.
Verbeter de selectie van lasercladmaterialen die bestand zijn tegen oppervlaktecorrosie
Bekledingsmateriaal is een van de belangrijkste factoren die de bekledingslaag beïnvloeden. De prestaties van de bekledingslaag worden voornamelijk bepaald door het bekledingsmateriaal. Sinds de opkomst van lasercladdingtechnologie hebben onderzoekers veel aandacht besteed aan de keuze van het bekledingsmateriaal.
1. Op Ni gebaseerd zelfvloeiend legeringspoeder
Op nikkel gebaseerd zelfsmeltend poeder heeft een goede corrosieweerstand en de prijs is gematigder, dus het wordt ook het meest gebruikt in onderzoek. Het is geschikt voor substraten die de hittebestendigheidscorrosie moeten verbeteren en kan in dit stadium worden onderverdeeld in Ni-B-Si- en Ni-Cr-B-legeringsseries. Het nikkelgehalte is ongeveer 75%, het chroomgehalte ongeveer 15% en het gehalte aan silicium en boor ongeveer 6%. Het gesynthetiseerde legeringspoeder heeft niet alleen een aanzienlijk hogere corrosieweerstand, maar heeft ook relatief hoge kostenprestaties.
2. Op kobalt gebaseerd zelfvloeiend legeringspoeder
Kobalt zelf heeft een goede corrosieweerstand en het legeringspoeder gevormd door kobalt en chroom heeft carbiden zoals Cr7C3 en boriden zoals Cr2B. Kobalt heeft een goede corrosieweerstand, chroom heeft ook een goede oxidatieweerstand, dus vanuit het oogpunt van de materiaaleigenschappen is het geschikt voor corrosieweerstand met lasercladmateriaal, en het bevat ook nikkel, chroom, koolstof en ijzer, maar heeft ook het voordeel van het verminderen van het ontstaan van scheuren. Chabrol et al. Uit experimenten is gebleken dat op kobalt gebaseerde materialen de voordelen hebben dat ze de spanningstoestand van het grensvlak verbeteren en de hechtsterkte vergroten. De kosten zijn echter relatief hoog in vergelijking met andere materialen.
3. Zelfvloeiend legeringspoeder op ijzerbasis
Op ijzer gebaseerd zelfvloeibaar legeringspoeder wordt meestal gebruikt in gietijzer en koolstofarm staal, en het grootste voordeel is een lage prijs en anti-slijtage. Maar het is heel gemakkelijk te oxideren, zelfs als de toevoeging van boor, nikkel, chroom en andere elementen de gemakkelijke oxidatie-eigenschappen ervan niet kan compenseren. Daarom is de veelzijdigheid ervan als corrosiebestendig bekledingsmateriaal slecht.
Samenvattend hebben de bovengenoemde drie soorten legeringspoeder hun eigen voor- en nadelen. Ze moeten worden geselecteerd op basis van de werkelijke situatie, op het gebied van corrosieweerstand, rekening houdend met de kostenprestaties van het geval, is op nikkel gebaseerd zelfvloeibaar legeringspoeder een geschiktere keuze.
4. Ander metaalpoeder
Naast de bovengenoemde drie soorten metaalpoeder zijn er verschillende andere materialen, zoals titaniumbasis, koperbasis, aluminiumbasis, magnesiumbasis en chroombasis, evenals intermetallische samengestelde bekledingsmaterialen. Van deze materialen wordt gebruik gemaakt van hun speciale eigenschappen om verschillende functies te vervullen, zoals corrosieweerstand, oxidatieweerstand, slijtvastheid, enz. De onderzoekers stuurden bijvoorbeeld aluminiumpoeder door de laser naar het oppervlak van het substraat en verkregen ook een coating met goede prestaties. Er is ook poeder op magnesiumbasis, dat meer wordt gebruikt voor het lasercladden van magnesiumlegeringen als substraat, zodat de corrosieweerstand van het oppervlak van het magnesiumsubstraat aanzienlijk is verbeterd, vooral in het experiment gebruikte de onderzoeker natriumchloride-oplossing om voerde corrosietests uit en ontdekte dat de corrosieweerstand aanzienlijk is verbeterd.
5. Keramisch poeder
Keramisch poeder omvat voornamelijk oxide-keramisch poeder en silicide-keramisch poeder, waaronder oxide-keramisch poeder vaak wordt gebruikt bij lasercladding. Omdat het de slijtvastheid, corrosieweerstand en oxidatieweerstand van de matrix effectief kan verbeteren, wordt het vaak gebruikt als corrosiebestendige bekledingslaag. Vanwege het grote verschil tussen de fysische en chemische eigenschappen van keramisch poeder en metaal op het oppervlak van het substraat, kan de bekledingslaag echter gemakkelijk barsten en eraf vallen. Hoewel de onderzoekers CaO, SiO2 en andere stoffen aan de doorvoerlaag en de bekledingslaag toevoegden, wat deze situatie verlichtte, loste dit het probleem van scheuren en het vallen van de keramische bekledingslaag niet volledig op.
6. Samengesteld poeder
Composietpoeder bestaat voornamelijk uit twee of meer soorten materialen met verschillende samenstellingen en verschillende eigenschappen van het poeder, verwijst voornamelijk naar carbide, boride, nitride, oxide en andere harde keramische materialen met hoog smeltpunt en gemengde poederbereiding van goudmaterialen. Onder invloed van lasercomposietpoeder kan het de goede taaiheid van metaal en de uitstekende eigenschappen van corrosieweerstand, slijtvastheid en hoge temperatuurbestendigheid van keramiek beter combineren, en kunnen de verschijnselen van brandverlies en vervluchtiging van materialen effectief worden gecontroleerd, wat is een populaire onderzoeksrichting op het gebied van lasercladding. Onder hen zijn carbidelegeringspoeder en oxidelegeringspoeder het meest bestudeerd en toegepast. De carbidedeeltjes in het composietpoeder kunnen rechtstreeks aan het lasersmeltbad worden toegevoegd of met het metaalpoeder aan het lasersmeltbad worden gemengd, maar de effectievere manier is om toe te voegen in de vorm van met metaal gecoat samengesteld poeder (zoals nikkelgecoat carbide , kobaltgecoat carbide).
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. is een hightech onderneming gespecialiseerd in R&D, productie en verkoop van automatische lasercladmachines, hogesnelheidslasercladmachines, laserblusmachines, laserlasmachines en laser 3D-printapparatuur. Onze producten zijn kosteneffectief en worden in binnen- en buitenland verkocht. Als u geïnteresseerd bent in onze producten, neem dan contact met ons op via bob@gshenglaser.com.