Технология лазерной наплавки — это лишь одна из множества доступных обработок, помогающих улучшить поверхностные свойства металлических механических деталей.
Лазерная наплавка — это, по сути, процесс плавления, который предназначен для сплавления двух металлов, одного слоя и одной подложки вместе с чрезвычайно точной техникой сварки. С помощью лазерной наплавки очень удобно производить ремонт пресс-форм, а также их изменение.
Для улучшения поверхностных свойств металлических механических деталей, таких как устойчивость к износу и коррозии, доступны несколько термических обработок поверхности; например, напыление пламенем, напыление плазмы и дуговая сварка являются признанными методами. Для этих методов характерно нанесение поверхностного слоя с требуемыми свойствами поверх дешевого материала без этих свойств. В зависимости от применяемой техники распространенными проблемами являются сочетание плохого сцепления нанесенного поверхностного слоя с основным материалом, возникновения пористости, термической деформации заготовки, смешения поверхностного слоя с основным материалом и невозможности очень местного лечения. Одним из способов решения этих проблем является лазерная наплавка.
Лазерное наплавление было определено как «процесс, который используется для сплавления с помощью лазерного луча другого материала, который имеет другие металлургические свойства на подложке, при этом только очень тонкий слой подложки должен быть расплавлен, чтобы достичь металлургического соединения с минимальными затратами. разбавление добавленного материала и основы для сохранения исходных свойств материала покрытия ».
Металлический образец подвергается воздействию мощного лазерного луча, в то время как порошок впрыскивается в ванну с расплавом, чтобы сформировать после затвердевания слой, называемый оболочкой. Большие области, превышающие диаметр лазерного луча, могут быть покрыты последовательным наложением треков. Вопреки распространенному мнению, управление процессом наплавки затруднено из-за взаимодействия между лазерным лучом, частицами порошка и расплавленными областями. Действительно, даже если большая часть мощности лазера достигает заготовки, часть улавливается частицами порошка, которые, таким образом, нагреваются. И только частицы порошка, которые ударяются о расплавленный стержень ванны, тогда как частицы, которые ударяются о твердую область, подвергаются рикошету и затем теряются.
Другим сложным явлением является изменение поглощения заготовки (то есть отношение доступной мощности лазера на поверхности заготовки к мощности, поглощаемой заготовкой) в соответствии с формой области плавления. Наконец, из-за сложной геометрии оболочки, которая проявляется под лазерным лучом, трудно предсказать мощность лазера, которая минимизирует глубину переплавки внутри заготовки, но при этом позволяет плавить падающий порошок.
Как упоминалось выше, лазерное наплавление представляет собой процесс плавления, в котором лазерный луч используется для сплавления добавки сплава на подложку. Это техника наплавки высочайшей точности. Добавочный материал и тонкий слой подложки расплавляются лазерным лучом. Это обеспечивает металлургическое соединение между слоем и подложкой. Сплав можно вводить в зону взаимодействия балки с материалом различными способами, во время или до обработки. Добавочный материал либо предварительно наносится на основу, либо поставляется на месте.
Предварительное покрытие путем термического напыления или гальванического осаждения занимает много времени и является дорогостоящим и, таким образом, эффективно только для облицовки больших площадей. Подача на месте относится к введению добавочного материала в зону взаимодействия лазерного луча и подложки в виде проволоки или порошка. Порошки более распространены и популярны из-за их практически неограниченной способности изменять состав сплава — см. Рис. 2. Порошки, используемые для лазерной наплавки, должны иметь размер частиц от 20 до 200 мм. Наилучшие питающие свойства достигаются за счет сферической формы частиц, характерной для распыленных порошков. Очень небольшая часть подложки расплавляется, создавая плакировку с номинальным составом сплава.
