El dispositivo de trabajo del equipo de revestimiento láser incluye principalmente láser, dispositivo de alimentación, boquilla de revestimiento, plataforma de procesamiento y sistema de control. Para todo el equipo de revestimiento láser, el dispositivo de boquilla de revestimiento es la parte más importante de todo el equipo, su función principal es la transmisión, enfoque, transformación del rayo láser y la transmisión sincrónica del polvo de revestimiento. Las tecnologías clave de la boquilla de revestimiento son el modelado láser y el enfoque transformador, la convergencia de transmisión e inyección de materiales de revestimiento y el acoplamiento de materiales ópticos. El segundo es el láser, y ahora los principales láseres que se utilizan son los láseres de dióxido de carbono, los láseres YAG y los láseres semiconductores. El láser de dióxido de carbono es ahora el láser más utilizado en China y es más fácil lograr una alta potencia, pero tiene las desventajas de un volumen demasiado grande y un alto consumo de energía unitaria. Debido al desarrollo de la tecnología, la tasa de utilización de los láseres YAG aumenta constantemente, lo que puede lograr la transmisión de fibra y mejorar la flexibilidad de las piezas. Las ventajas de los láseres semiconductores son una alta tasa de conversión electroóptica, un bajo precio del equipo, un tamaño pequeño, un menor costo de mantenimiento, un uso más adecuado y una serie de ventajas.
Ventajas y desventajas del revestimiento láser.
1. Ventajas del revestimiento láser
El revestimiento láser generalmente tiene alta dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación y otras características, especialmente resistencia a la corrosión, lo que es de gran ayuda para prolongar la vida útil de los materiales, ahorrar metales costosos, ahorrar recursos y evitar problemas de contaminación ambiental. En comparación con otros métodos tradicionales de modificación de la superficie del sustrato, la tasa de dilución de la capa de revestimiento compuesta por revestimiento láser es menor (generalmente del 5% al 8%) y es fácil formar una capa de revestimiento más delgada. El uso de este método no sólo reduce el coste, sino que también mejora la eficiencia del revestimiento. El revestimiento láser tiene las características de una pequeña zona afectada por el calor y una pequeña deformación, y su velocidad de enfriamiento es muy rápida (102 ~ 106 K/s), lo que tiende a formar estructuras densas. En la actualidad, el proceso de revestimiento láser se controla por computadora, mediante control digital y totalmente automatizado, y los parámetros del proceso son más estables en el proceso de operación, la capa de revestimiento preparada es más uniforme y la tasa de error es menor. El revestimiento láser se utiliza ampliamente en los campos aeroespacial, de energía eléctrica, de automóviles, naval, petrolero y otros. La tecnología de revestimiento láser puede ser casi cualquier material metálico o cerámico sobre un metal o aleación.
2. Deficiencias del revestimiento láser
(1) Poros fáciles de producir. En el proceso de revestimiento, el gas del baño fundido llega demasiado tarde para descargarse, lo que provocará la formación de poros en la capa de revestimiento. Para el sustrato autofundente, debido a que contiene una gran cantidad de desoxidante de silicio-boro, la reacción de desoxidación ocurrirá primero en el proceso de revestimiento, produciendo los correspondientes compuestos de borosilicato, que pueden aislar el aire. Cuando el tiempo de calentamiento del revestimiento es lo suficientemente largo, la reacción de desoxidación puede llevarse a cabo por completo y no se formarán agujeros de gas. Sin embargo, el tiempo de calentamiento del revestimiento láser es corto y la velocidad de enfriamiento es rápida, y la reacción de desoxigenación no es suficiente, por lo que estos desoxidantes no pueden producir efectos y es fácil formar poros. En general, los estomas son casi difíciles de evitar y sólo pueden controlarse con algunas medidas. Los métodos comunes incluyen evitar que el polvo de aleación se oxide antes de su uso, secar el material de revestimiento antes de su uso, etc.
(2) Fácil de descifrar. En el proceso de revestimiento, la fusión, la solidificación y el enfriamiento ocurren en un corto período de tiempo, y diversas tensiones, como la tensión térmica y la tensión estructural, permanecerán. Además, si los parámetros del proceso no se configuran correctamente, también se producirán grietas. Según los resultados de las investigaciones existentes, existen varios métodos para eliminar las grietas en el proceso de revestimiento: Composición razonable de los materiales de revestimiento. Selección correcta de los parámetros del proceso y la tecnología de revestimiento. Agregue un recubrimiento en la superficie del sustrato para mejorar la humectabilidad de la capa de revestimiento. El proceso de revestimiento se optimiza en función de las características de acción de tensión de la capa de revestimiento.
(3) Falta de estándares uniformes. Los materiales de revestimiento láser no han formado un sistema de materiales especial y no existe un estándar uniforme en el uso de materiales de revestimiento, lo que genera costos crecientes y reduce los beneficios económicos. Además, la falta de un estándar unificado de parámetros de proceso dificulta la comunicación entre laboratorios y empresas.
Mejorar la selección de materiales de revestimiento láser con resistencia a la corrosión superficial.
El material de revestimiento es uno de los principales factores que afectan la capa de revestimiento. El rendimiento de la capa de revestimiento está determinado principalmente por el material de revestimiento. Desde la aparición de la tecnología de revestimiento láser, los investigadores han prestado mucha atención a la elección del material de revestimiento.
1. Polvo de aleación autofundente a base de Ni
El polvo autofundible a base de níquel tiene buena resistencia a la corrosión y su precio es más moderado, por lo que también es el más utilizado en investigación. Es adecuado para sustratos que necesitan mejorar la resistencia al calor y la corrosión, y en esta etapa se puede dividir en series de aleaciones Ni-B-Si y Ni-Cr-B. El contenido de níquel es aproximadamente el 75%, el contenido de cromo es aproximadamente el 15% y el contenido de silicio y boro es aproximadamente el 6%. El polvo de aleación sintetizado no solo tiene una resistencia a la corrosión significativamente mayor, sino que también tiene un costo relativamente alto.
2. Polvo de aleación autofundente a base de cobalto
El cobalto en sí tiene buena resistencia a la corrosión y el polvo de aleación formado por cobalto y cromo tiene carburos como Cr7C3 y boruros como Cr2B. El cobalto tiene buena resistencia a la corrosión, el cromo también tiene buena resistencia a la oxidación, por lo que desde el punto de vista de las características del material, es adecuado para la resistencia a la corrosión con material de revestimiento láser, y también contiene níquel, cromo, carbono y hierro, pero también tiene la ventaja de reducir la generación de grietas. Chabrol et al. A través de experimentos se descubrió que los materiales a base de cobalto tienen las ventajas de mejorar el estado de tensión de la interfaz y aumentar la resistencia de la unión. Sin embargo, su coste es relativamente elevado en comparación con otros materiales.
3. Polvo de aleación autofundente a base de hierro
El polvo de aleación autofundible a base de hierro se utiliza principalmente en hierro fundido y acero con bajo contenido de carbono, y su mayor ventaja es su bajo precio y su antidesgaste. Pero es muy fácil de oxidar, incluso si la adición de boro, níquel, cromo y otros elementos no puede compensar sus características de fácil oxidación. Por lo tanto, su versatilidad como material de revestimiento resistente a la corrosión es escasa.
En resumen, los tres tipos de polvo de aleación anteriores tienen sus propias ventajas y desventajas, deben seleccionarse de acuerdo con la situación real, en el campo de la resistencia a la corrosión, considerando el rendimiento de costos del caso, el polvo de aleación autofluxable a base de níquel es una elección más adecuada.
4. Otros polvos metálicos
Además de los tres tipos de polvo metálico mencionados anteriormente, existen otros materiales, como base de titanio, base de cobre, base de aluminio, base de magnesio y base de cromo, así como materiales de revestimiento compuestos intermetálicos. Estos materiales aprovechan sus propiedades especiales para lograr diversas funciones, como resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación, resistencia al desgaste, etc. Por ejemplo, los investigadores enviaron polvo de aluminio a través del láser a la superficie del sustrato y también obtuvieron un recubrimiento. con buen desempeño. También hay polvo a base de magnesio, que se usa más para el revestimiento láser de aleación de magnesio como sustrato, por lo que la resistencia a la corrosión de la superficie del sustrato de magnesio ha mejorado significativamente, especialmente en el experimento, el investigador usó una solución de cloruro de sodio para Realizó pruebas de corrosión y descubrió que su resistencia a la corrosión ha mejorado considerablemente.
5. Polvo cerámico
El polvo cerámico incluye principalmente polvo cerámico de óxido y polvo cerámico de siliciuro, entre los cuales el polvo cerámico de óxido se usa a menudo en revestimientos láser. Debido a que puede mejorar eficazmente la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y la resistencia a la oxidación de la matriz, a menudo se utiliza como capa de revestimiento resistente a la corrosión. Sin embargo, debido a la gran diferencia entre las propiedades físicas y químicas del polvo cerámico y el metal en la superficie del sustrato, la capa de revestimiento es fácil de agrietar y caer. Aunque los investigadores agregaron CaO, SiO2 y otras sustancias a la capa de tránsito y a la capa de revestimiento, lo que alivió esta situación, no resolvió por completo el problema de las grietas y la caída de la capa de revestimiento cerámico.
6. Polvo compuesto
El polvo compuesto se compone principalmente de dos o más tipos de materiales con diferentes composiciones y diferentes propiedades del polvo, principalmente se refiere a carburo, boruro, nitruro, óxido y otros materiales cerámicos duros de alto punto de fusión y materiales de oro, preparación mixta de polvo. Bajo la acción del polvo compuesto láser, puede combinar mejor la buena tenacidad del metal y las excelentes características de resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y resistencia a altas temperaturas de la cerámica, y se pueden controlar eficazmente los fenómenos de pérdida por combustión y volatilización de materiales, lo que es una dirección de investigación candente en el campo del revestimiento láser. Entre ellos, el polvo de aleación de carburo y el polvo de aleación de óxido son los más estudiados y aplicados. Las partículas de carburo en el polvo compuesto se pueden agregar directamente al baño de fusión del láser o mezclarse con el polvo metálico al baño de fusión del láser, pero la forma más efectiva es agregarlas en forma de polvo compuesto recubierto de metal (como carburo recubierto de níquel). , carburo recubierto de cobalto).
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