Lazer kaplama prensibi ve tanıtımı

Kaplama işlemi: Lazer kaplama, kaplama malzemelerinin tedarik yöntemine göre kabaca iki kategoriye ayrılabilir: önceden ayarlanmış lazer kaplama ve senkron lazer kaplama.

Önceden ayarlanmış lazer kaplama, kaplama malzemesini alt tabaka yüzeyinin kaplama kısmına önceden yerleştirmek ve ardından taramak ve eritmek için lazer ışını ışınımı kullanmaktır. Kaplama malzemesi toz veya tel formunda eklenir ve toz formu en yaygın kullanılan formdur.

Eşzamanlı lazer kaplama, kaplama işlemi sırasında nozul aracılığıyla toz veya tel kaplama malzemelerini erimiş havuza eş zamanlı olarak göndermektir. Kaplama malzemesi toz veya tel formunda eklenir, bunların arasında en yaygın kullanılanı toz formudur.

Ön ayarlı lazer kaplama işleminin temel süreci şunlardır: Alt tabaka kaplama yüzey ön işlemi---ön ayarlı kaplama malzemesi---ön ısıtma---lazer kaplama---son ısıl işlem.

Senkron lazer kaplama işleminin ana işlem akışı şöyledir: Alt tabaka kaplama yüzey ön işlemi---ön ısıtma---senkron lazer kaplama---son ısıl işlem.

Lazer kaplama ile ilgili proses akışına göre başlıca altlık yüzey ön işlem yöntemi, kaplama malzemesi besleme yöntemi, ön ısıtma ve son ısıl işlemdir.

Lazer çalışma prensibi:

Lazer kaplama ekipmanlarının tamamı; lazer, soğutma ünitesi, toz besleme mekanizması, işleme masası vb.'den oluşmaktadır.

Lazer seçimi: CO2 lazerler, katı hal lazerler, fiber lazerler, yarı iletken lazerler vb. gibi ana akım lazer tipleri lazer kaplama işlemlerini destekler.

İşlem parametreleri

Lazer kaplama işleminin işlem parametreleri esas olarak lazer gücü, nokta çapı, kaplama hızı, odak dışı miktar, toz besleme hızı, tarama hızı, ön ısıtma sıcaklığı vb. içerir. Bu parametreler kaplama tabakasının seyreltme oranı, çatlaklar, yüzey pürüzlülüğü ve kaplama parçalarının kompaktlığı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Parametreler birbirini de etkiler, bu çok karmaşık bir işlemdir ve bu parametreleri lazer kaplama işleminin izin verilen aralığı içinde kontrol etmek için makul kontrol yöntemleri kullanılmalıdır.

Lazer kaplamanın 3 önemli işlem parametresi vardır

lazer gücü

Lazer gücü ne kadar büyükse, erimiş kaplama metali miktarı da o kadar büyük olur ve gözeneklilik olasılığı da o kadar büyük olur. Lazer gücü arttıkça, kaplama tabakasının derinliği artar, çevreleyen sıvı metal şiddetli bir şekilde dalgalanır ve dinamik katılaşma kristalleşir, böylece gözenek sayısı kademeli olarak azalır veya hatta ortadan kalkar ve çatlaklar da kademeli olarak azalır. Kaplama tabakası derinliği sınır derinliğe ulaştığında, güç arttıkça, alt tabakanın yüzey sıcaklığı yükselir ve deformasyon ve çatlama olayı yoğunlaşır. Lazer gücü çok küçükse, yalnızca yüzey kaplaması erir ve alt tabaka erimez. Bu sırada, kaplama tabakası yüzeyinde yerel çatlamalar meydana gelir. Tüylenme, boşluklar vb. yüzey kaplamasının amacına ulaşamaz.

Nokta çapı

Lazer ışını genellikle daireseldir. Kaplama tabakasının genişliği esas olarak lazer ışınının nokta çapına bağlıdır, nokta çapı artar ve kaplama tabakası daha geniş hale gelir. Farklı nokta boyutları, kaplama tabakasının yüzeyindeki enerji dağılımında değişikliklere neden olur ve elde edilen kaplama tabakası morfolojisi ve mikro yapı özellikleri oldukça farklıdır. Genel olarak konuşursak, nokta boyutu küçük olduğunda kaplama tabakasının kalitesi daha iyidir ve nokta boyutu arttıkça kaplama tabakasının kalitesi azalır. Ancak, nokta çapı çok küçüktür ve bu da geniş alanlı bir kaplama tabakası elde etmeye elverişli değildir. [3]

Kaplama hızı

Kaplama hızı V, lazer gücü P ile benzer bir etkiye sahiptir. Kaplama hızı çok yüksekse,alaşım tozutamamen eritilemez ve yüksek kaliteli kaplama etkisi elde edilemez; kaplama hızı çok düşükse, erimiş havuz çok uzun süre kalırsa, toz aşırı yanar, alaşım elementleri kaybolur ve matrisin ısı girişi büyük olursa. deformasyon miktarı artacaktır.

Lazer kaplama parametreleri, kaplama katmanının makroskobik ve mikroskobik kalitesini bağımsız olarak etkilemez, ancak birbirlerini etkiler. Lazer gücü P, nokta çapı D ve kaplama hızı V'nin kapsamlı etkisini göstermek için, özgül enerji Es kavramı önerilmiştir, yani:

Es=P/(DV)

Yani birim alan başına düşen ışınlama enerjisi ve lazer gibi faktörlergüç yoğunluğuve kaplama hızı birlikte düşünülebilir.

Özgül enerjinin azaltılması seyreltme oranını azaltmak için faydalıdır ve ayrıca kaplama tabakası kalınlığı ile belirli bir ilişkisi vardır. Sabit lazer gücü koşulu altında, kaplama tabakası seyreltme oranı nokta çapının artmasıyla azalır ve kaplama hızı ve nokta çapı sabit olduğunda, kaplama tabakası seyreltme oranı lazer ışını gücünün artmasıyla artar. Ek olarak, kaplama hızı arttıkça, alt tabakanın erime derinliği azalır ve kaplama tabakasının alt tabaka malzemesinden seyreltme oranı azalır.

Çok geçişli lazer kaplamada, örtüşme oranı, kaplamayı etkileyen ana faktördür.yüzey pürüzlülüğüKaplama tabakasının. Üst üste binme oranı arttığında, kaplama tabakasının yüzey pürüzlülüğü azalır, ancak üst üste binen kısmın düzgünlüğünü garanti etmek zordur. Kaplama rayları arasındaki üst üste binen alanın derinliği, kaplama raylarının merkezinin derinliğinden farklıdır, bu da tüm kaplama tabakasının düzgünlüğünü etkiler. Dahası, çok geçişli kaplamanın artık çekme gerilimi üst üste binecektir, bu da yerel toplam gerilim değerini artıracak ve kaplama tabakasının çatlak hassasiyetini artıracaktır. Ön ısıtma ve temperleme, kaplama tabakasının çatlak eğilimini azaltabilir.