Welche Faktoren hängen mit der Auslastung von Hochgeschwindigkeits-Laserauftragspulver zusammen?
Die Hochgeschwindigkeits-Laserauftragstechnologie hat sich erheblich verbessert.Das Streben nach Verbesserung der Verarbeitungseffizienz und Reduzierung der Verarbeitungskosten ist endlos.Wie die Bearbeitungskosten weiter gesenkt werden können, ist nach wie vor ein wichtiger Inhalt der Forschung zum Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen.
Da die Pulverkosten 80–90 % der Gesamtkosten des Laserauftragschweißens ausmachen, ist die Verbesserung der Pulverausnutzung ein wichtiges technisches Problem, das beim Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen gelöst werden muss.Daher müssen wir herausfinden, welche Faktoren mit der Pulverausnutzungsrate beim Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen zusammenhängen.Wir werden diese Faktoren einzeln besprechen und diskutieren, wie die Pulverausnutzungsrate beim Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen verbessert werden kann.
(1) Punktgröße des Schmelzbades
Der Hauptfaktor, der die Ausnutzungsrate von Hochgeschwindigkeits-Laserauftragspulver beeinflusst, ist die Punktgröße des Schmelzbades, d. h. die Punktgröße des Lasers, der auf die Oberfläche des Substrats fällt.Je nach Laserleistung kann der Spot des Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißbeckens zwischen 1 mm und 5 mm gewählt werden.Bei der eigentlichen Arbeit ist es notwendig, die richtige Größe des Schweißbadpunkts entsprechend der Laserleistung der Ausrüstung auszuwählen.
Der Punkt des Schmelzbades ist zu klein und die Pulverausnutzungsrate ist gering;Der Punkt des Schmelzbades ist zu groß und die Ebenheit der Beschichtungsoberfläche nimmt ab.Eine Vergrößerung des Schmelzbadflecks kann die Ausnutzungsrate des Pulvers verbessern. Wenn der Schmelzbadfleck jedoch zu groß ist, wird die Ebenheit der Beschichtung verringert, sodass der anschließende Schleif- und Polierprozess ebenfalls zu Pulververschwendung führt.Selbst beim Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen kann der Pulverausnutzungsgrad nicht nur im Beschichtungsprozess berücksichtigt werden, sondern der umfassende Pulvernutzungsgrad nach dem Schleifen und Polieren im gesamten Beschichtungsprozess.
(2) Durchmesser der Pulverauslassöffnung des Hüllkopfes
Der Durchmesser der Pulveraustrittsöffnung des Hüllkopfes bestimmt die Dicke des Pulverstroms.Je kleiner die Öffnung, desto feiner der Pulverfluss, aber je feiner der Pulverfluss, desto schneller erfolgt die Verteilung des Pulverflusses.Bei der eigentlichen Arbeit sollte der geeignete Durchmesser des Pulverauslasslochs entsprechend der Mantelhöhe und der Punktgröße des Schmelzbades ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass der Pulverpunktdurchmesser auf der Oberfläche des Substrats kleiner als der Punkt ist Durchmesser des Schmelzbades, andernfalls geht das Pulver über die Punktgröße des Schmelzbades hinaus verloren und wird verschwendet.
(3) Laserleistung
Die Laserleistung sollte groß genug sein, um sicherzustellen, dass das in die Schmelzbadstelle fallende Pulver vollständig geschmolzen werden kann.Bei konstanter Pulverzufuhrmenge und anderen Parametern gilt: Je höher die Laserleistung, desto höher die Pulverausnutzungsrate.
(4) Größe der Pulverzufuhr
Bei der Bestimmung der Laserleistung der Ausrüstung gilt: Je kleiner die Pulverzufuhrmenge, desto höher die Pulverausnutzungsrate.Eine Reduzierung der Pulverzufuhrmenge wirkt sich jedoch auf die Beschichtungseffizienz aus.Wenn die Beschichtungseffizienz nicht berücksichtigt wird, kann die Pulverausnutzungsrate durch Steuerung der Pulverzufuhrmenge 100 % erreichen, aber diese Vorgehensweise ist bedeutungslos.
(5) Verkleidung lineare Geschwindigkeit
Die lineare Geschwindigkeit des Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißens beträgt ein Vielfaches oder sogar ein Zehnfaches derjenigen des gewöhnlichen Laserauftragschweißens.Wenn die relative Bewegungsgeschwindigkeit zwischen dem Substrat oder dem Hüllkopf groß ist, ist die kinetische Energie der Pulverpartikel auf der Substratoberfläche groß, sodass der Pulverausstoß groß ist und die Pulverausnutzungsrate verringert wird.Darüber hinaus gilt bei der Bestimmung der Laserleistung: Je höher die relative Bewegungsgeschwindigkeit zwischen Mantelkopf und Substrat, desto niedriger ist die Temperatur des Schmelzbads und desto geringer ist die Pulverausnutzung.
(6) Werkstückvolumen
Bei gleichen Auftragsparametern ist die Pulverausnutzung umso geringer, je größer der Durchmesser (Volumen) des Werkstücks ist.Dies liegt daran, dass bei großem Volumen die Laserenergie stärker von der Matrix absorbiert wird und die Temperatur des Schmelzbades nicht hoch genug ist.Daher ist es bei großvolumigen Werkstücken erforderlich, leistungsstärkere Beschichtungsgeräte zu verwenden, um die Pulverausnutzungsrate zu verbessern.
(7) Pulverpartikelgröße
Das Hochgeschwindigkeits-Laserauftragspulver hat eine kurze Wechselwirkungszeit mit Licht, daher ist es notwendig, das Pulver mit der geeigneten Partikelgröße entsprechend der Größe der Laserleistung auszuwählen.Die großen Pulverpartikel führen dazu, dass das Pulver innerhalb einer begrenzten Zeit nicht schmilzt, was zu Verlusten beim Ausspritzen führt.
Die oben genannten sieben Hauptfaktoren beeinflussen die Ausnutzungsrate von Hochgeschwindigkeits-Laserauftragspulver.Um die Ausnutzungsrate des Pulvers zu verbessern und die Verarbeitungskosten der Verkleidungsbearbeitung zu senken, ist es notwendig, geeignete hardwaretechnische Parameter und Verkleidungsverarbeitungsparameter entsprechend den spezifischen Bedingungen der Ausrüstung und des Verkleidungswerkstücks auszuwählen.
Auch hier wird betont, dass die Pulverausnutzungsrate die Pulverausnutzungsrate des gesamten Verarbeitungsprozesses und nicht die Pulverausnutzungsrate des einfachen Beschichtungsprozesses berücksichtigen sollte.Die Pulverausnutzungsrate beim gewöhnlichen Laserauftragschweißen kann 100 % erreichen, die Gesamtpulverausnutzungsrate liegt jedoch oft unter 50 %.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. August 2022