¿Qué factores están relacionados con la tasa de utilización del polvo para revestimiento láser de alta velocidad?
La tecnología de revestimiento láser de alta velocidad ha experimentado grandes avances. La búsqueda de una mayor eficiencia y una reducción de costes de procesamiento es constante. Cómo seguir reduciendo los costes de procesamiento sigue siendo un tema importante en la investigación sobre revestimiento láser de alta velocidad.
Dado que el costo del polvo representa entre el 80 % y el 90 % del costo total del revestimiento láser, mejorar su tasa de utilización es un problema técnico crucial en este proceso. Por lo tanto, es fundamental identificar los factores que influyen en dicha tasa. Analizaremos estos factores individualmente y propondremos cómo optimizar su utilización.
(1) tamaño del punto del baño fundido
El factor principal que afecta la tasa de utilización del polvo de revestimiento láser de alta velocidad es el tamaño del punto del baño de fusión, es decir, el tamaño del punto del láser que incide sobre la superficie del sustrato. Según la potencia del láser, el tamaño del punto del baño de revestimiento láser de alta velocidad puede seleccionarse entre 1 mm y 5 mm. En la práctica, es necesario seleccionar un tamaño adecuado del punto del baño de fusión en función de la potencia del láser del equipo.
Si el baño de fusión es demasiado pequeño, la tasa de utilización del polvo es baja; si es demasiado grande, la planitud de la superficie del recubrimiento disminuye. Aumentar el tamaño del baño de fusión mejora la tasa de utilización del polvo, pero si es demasiado grande, la planitud del recubrimiento se reduce, lo que provoca un desperdicio de polvo durante el proceso posterior de rectificado y pulido. Incluso en el revestimiento láser de alta velocidad, la tasa de utilización del polvo no debe considerarse únicamente durante el proceso de revestimiento, sino también la tasa de utilización global tras el rectificado y pulido en todo el proceso.
(2) diámetro del orificio de salida de polvo del cabezal de revestimiento
El diámetro del orificio de salida del polvo en el cabezal de revestimiento determina el espesor del flujo de polvo. Cuanto menor sea la abertura, más fino será el flujo de polvo, pero cuanto más fino sea el flujo de polvo, más rápida será su dispersión. En la práctica, se debe seleccionar el diámetro adecuado del orificio de salida del polvo según la altura del revestimiento y el tamaño del punto del baño de fusión, para asegurar que el diámetro del punto de polvo en la superficie del sustrato sea menor que el diámetro del punto del baño de fusión; de lo contrario, el polvo que sobrepase el tamaño del punto del baño de fusión se perderá y se desperdiciará.
(3) potencia del láser
La potencia del láser debe ser suficiente para asegurar que el polvo que cae en el baño de fusión se funda por completo. Cuando la cantidad de polvo alimentado y los demás parámetros son constantes, cuanto mayor sea la potencia del láser, mayor será la tasa de utilización del polvo.
(4) tamaño de la alimentación de polvo
Una vez determinada la potencia del láser del equipo, cuanto menor sea la cantidad de polvo alimentado, mayor será su tasa de utilización. Sin embargo, reducir la cantidad de polvo alimentado afectará la eficiencia del revestimiento. Si no se considera la eficiencia del revestimiento, la tasa de utilización del polvo puede alcanzar el 100 % controlando la cantidad de polvo alimentado, pero esta práctica carece de sentido.
(5) revestimiento velocidad lineal
La velocidad lineal del revestimiento láser de alta velocidad es varias veces, o incluso decenas de veces, superior a la del revestimiento láser convencional. Cuando la velocidad de movimiento relativa entre el sustrato y el cabezal de revestimiento es elevada, la energía cinética de las partículas de polvo en la superficie del sustrato también lo es, lo que provoca una mayor eyección de polvo y, por consiguiente, una menor tasa de aprovechamiento del mismo. Además, al determinar la potencia del láser, cuanto mayor sea la velocidad de movimiento relativa entre el cabezal de revestimiento y el sustrato, menor será la temperatura del baño de fusión y, por lo tanto, menor la tasa de aprovechamiento del polvo.
(6) volumen de la pieza de trabajo
Con los mismos parámetros de revestimiento, cuanto mayor sea el diámetro (volumen) de la pieza, menor será la tasa de aprovechamiento del polvo. Esto se debe a que, con un volumen mayor, la matriz absorbe más energía láser y la temperatura del baño de fusión no alcanza el nivel suficiente. Por lo tanto, para piezas de gran volumen, es necesario utilizar equipos de revestimiento de mayor potencia para mejorar la tasa de aprovechamiento del polvo.
(7) tamaño de partícula del polvo
El polvo para revestimiento láser de alta velocidad tiene un tiempo de interacción corto con la luz, por lo que es necesario seleccionar un polvo con el tamaño de partícula adecuado según la potencia del láser. Las partículas de polvo grandes impedirán que el polvo se funda en el tiempo limitado, lo que provocará pérdidas por salpicaduras durante la eyección.
Los siete factores principales que influyen en la tasa de utilización del polvo para revestimiento láser de alta velocidad se describen a continuación. Para optimizar dicha tasa y reducir el coste del proceso de revestimiento, es necesario seleccionar los parámetros técnicos del hardware y del proceso adecuados, según las condiciones específicas del equipo y de la pieza a revestir.
En este caso, se enfatiza nuevamente que la tasa de utilización del polvo debe considerar la tasa de utilización del polvo de todo el proceso de fabricación, y no solo la del proceso de revestimiento simple. La tasa de utilización del polvo en el revestimiento láser convencional puede alcanzar el 100%, pero la tasa de utilización global del polvo suele ser inferior al 50%.
Fecha de publicación: 24 de agosto de 2022