Rolul critic al morfologiei pulberilor în placarea cu laser
În procesul de placare cu laser, caracteristicile fizice ale pulberii sunt la fel de vitale ca și compoziția sa chimică. Pentru o legătură metalurgică de succes și un strat uniform, pulberea trebuie să prezinte o fluiditate excelentă și o distribuție consistentă a dimensiunii particulelor. Pulberile sferice, produse în mod obișnuit prin atomizare cu gaz, sunt preferate deoarece reduc frecarea internă în sistemul de alimentare. Acest lucru asigură un debit de masă constant în bazinul de topitură laser, prevenind fluctuațiile care pot duce la grosimea neuniformă sau la „conformarea” pistei placate. Atunci când particulele sunt neregulate sau zimțate, ele tind să înfunde duzele de livrare și să provoace turbulențe în gazul de protecție, care în cele din urmă introduce porozitate și reduce densitatea globală a stratului de protecție.
Distribuția mărimii particulelor (PSD) joacă, de asemenea, un rol decisiv în absorbția energiei. De obicei, pulberile de placare cu laser sunt clasificate într-un interval de la 45 la 150 de micrometri. Particulele mai fine se pot topi prea repede sau pot fi suflate de curentul de gaz înainte de a ajunge pe substrat, în timp ce particulele prea grosiere s-ar putea să nu se topească complet, ceea ce duce la „incluziuni netopite” care acționează ca concentratori de stres. Obținerea echilibrului perfect în morfologie asigură distribuirea uniformă a energiei laserului, rezultând o finisare netedă a suprafeței care necesită prelucrare minimă după procesare.
Sisteme comune de aliaje și aplicațiile lor industriale
Selectarea chimiei materialelor potrivite este primul pas în adaptarea unei componente pentru provocări specifice de mediu, cum ar fi căldura extremă, abraziunea sau atacul chimic. Pulberi de placare cu laser sunt în general grupate în patru familii primare: compozite pe bază de fier, pe bază de nichel, pe bază de cobalt și compozite armate cu carburi. Fiecare sistem oferă avantaje distincte în funcție de compatibilitatea substratului și de metrica de performanță dorită a piesei finale.
| Categoria pulbere | Caracteristici cheie | Aplicație tipică |
| Pe bază de fier | Eficient din punct de vedere al costurilor, rezistență bună la uzură | Cilindri hidraulici, arbori |
| Pe bază de nichel | Rezistență excelentă la coroziune și căldură | Supape, tuburi cazan, piese marine |
| Pe bază de cobalt (stellit) | Duritate la temperaturi ridicate, rezistență la uzură | Pale de turbine, supape de motor |
| Carbură de tungsten (WC) | Duritate extremă și protecție împotriva eroziunii | Foraje pentru minerit, instrumente de petrol și gaze |
Pulberi pe bază de fier pentru restaurarea economică
Pulberile pe bază de fier sunt calitățile de lucru ale industriei de remanufactură. Sunt frecvent utilizate pentru a restabili dimensiunile uzate ale componentelor din oțel carbon. Deoarece coeficienții lor de dilatare termică sunt similari cu multe oțeluri industriale, riscul de delaminare sau fisurare la interfață este semnificativ mai mic în comparație cu aliajele exotice. Aceste pulberi sunt adesea aliate cu crom și siliciu pentru a oferi rezistență de bază la oxidare și fluiditate îmbunătățită în timpul fazei de topire.
Aliaje de nichel și cobalt pentru medii dure
Pentru componentele care funcționează în medii chimice agresive sau la temperaturi care depășesc 600°C, pulberile pe bază de nichel și cobalt sunt esențiale. Aliajele pe bază de nichel, cum ar fi Inconel 625, oferă o barieră robustă împotriva coroziunii cu sâmburi și fisuri. Aliajele pe bază de cobalt, denumite adesea materiale de tip Stellit, își mențin duritatea chiar și la căldură roșie, făcându-le standardul industrial pentru componentele turbinelor aerospațiale și supapele de abur de înaltă presiune.
Strategii de optimizare pentru utilizarea pulberii
Pentru a maximiza eficiența placajului cu laser și a reduce risipa de material, operatorii trebuie să se concentreze pe „eficiența captării” - raportul dintre pulberea încorporată cu succes în bazinul de topire față de cantitatea totală pulverizată. Pulberile de înaltă calitate combinate cu alinierea precisă a duzelor pot reduce în mod semnificativ „suprapulverizarea” care duce la costuri crescute. Mai mult, depozitarea și manipularea acestor pulberi sunt critice pentru a preveni contaminarea și absorbția umidității, care pot duce la fragilizarea hidrogenului sau la porozitatea gazului în stratul de acoperire finit.
- Preîncălziți pulberea sau substratul pentru a reduce gradienții termici și pentru a preveni fisurarea materialelor cu conținut ridicat de carbon.
- Folosind pulberi specializate „cermet” (ceramic-metalice) pentru a combina duritatea unei matrice metalice cu duritatea particulelor ceramice.
- Calibrarea regulată a alimentatorului de pulbere pentru a asigura o rată de alimentare constantă (g/min) pentru rezultate repetabile în loturi mari.
- Implementarea uscării în vid pentru pulberile care au fost expuse la umiditate, asigurând eliminarea defectelor induse de abur.
Înțelegând interacțiunea dintre chimia pulberii, morfologia și parametrii laserului, producătorii pot obține proprietăți superioare ale suprafeței care prelungesc durata de viață a infrastructurii critice. Fie că este vorba despre fabricarea aditivă a pieselor noi sau repararea utilajelor scumpe, alegerea pulberii de placare cu laser rămâne cel mai influent factor în durabilitatea și calitatea produsului final.
