Yüksek hızlı lazer kaplama tozunun kullanım oranını etkileyen faktörler nelerdir?
Yüksek hızlı lazer kaplama teknolojisi büyük ölçüde gelişti. İşleme verimliliğini artırma ve işleme maliyetini düşürme arayışı hiç bitmiyor. İşleme maliyetini daha da düşürmenin yolları, yüksek hızlı lazer kaplama araştırmalarının önemli bir konusu olmaya devam ediyor.
Lazer kaplama işleminin toplam maliyetinin %80-90'ını toz maliyeti oluşturduğundan, toz kullanım oranının iyileştirilmesi yüksek hızlı lazer kaplamada çözülmesi gereken önemli bir teknik sorundur. Bu nedenle, yüksek hızlı lazer kaplamada toz kullanım oranıyla ilgili faktörleri bulmalıyız. Bu faktörleri tek tek ele alacak ve yüksek hızlı lazer kaplamada toz kullanım oranının nasıl iyileştirilebileceğini tartışacağız.
(1) erimiş havuzun nokta boyutu
Yüksek hızlı lazer kaplama tozunun kullanım oranını etkileyen birincil faktör, erimiş havuzun nokta boyutu, yani lazerin alt tabakanın yüzeyine düşen nokta boyutudur. Lazer gücüne göre, yüksek hızlı lazer kaplama havuzunun nokta boyutu 1 mm ile 5 mm arasında seçilebilir. Gerçek uygulamada, ekipmanın lazer gücüne göre uygun bir kaynak havuzu nokta boyutu seçmek gereklidir.
Erime havuzunun alanı çok küçükse toz kullanım oranı düşüktür; erime havuzunun alanı çok büyükse kaplama yüzeyinin düzgünlüğü azalır. Erime havuzunun alanını artırmak toz kullanım oranını iyileştirebilir, ancak erime havuzunun alanı çok büyükse kaplamanın düzgünlüğü azalır, bu nedenle sonraki taşlama ve parlatma işlemi de toz israfına neden olur. Yüksek hızlı lazer kaplama için bile, toz kullanım oranı sadece kaplama işleminde değil, tüm kaplama işleminde taşlama ve parlatmadan sonraki tozun genel kullanım oranı dikkate alınmalıdır.
(2) kaplama başlığının toz çıkış deliğinin çapı
Kaplama başlığının toz çıkış deliğinin çapı, toz akışının kalınlığını belirler. Açıklık ne kadar küçükse, toz akışı o kadar ince olur; ancak toz akışı ne kadar ince olursa, toz akışının dağılımı da o kadar hızlı olur. Gerçek uygulamada, kaplama yüksekliğine ve erimiş havuzun nokta boyutuna göre uygun toz çıkış deliği çapı seçilmelidir, böylece alt tabakanın yüzeyindeki toz nokta çapı, erimiş havuzun nokta çapından daha küçük olur; aksi takdirde, erimiş havuzun nokta boyutunu aşan toz kaybolur ve israf edilir.
(3) lazer gücü
Lazer gücü, erimiş havuzun içine düşen tozun tamamen erimesini sağlayacak kadar büyük olmalıdır. Toz besleme miktarı ve diğer parametreler sabit olduğunda, lazer gücü ne kadar yüksek olursa, toz kullanım oranı da o kadar yüksek olur.
(4) toz beslemesinin boyutu
Cihazın lazer gücü belirlendiğinde, toz besleme miktarı ne kadar az olursa, toz kullanım oranı o kadar yüksek olur. Ancak, toz besleme miktarının azaltılması kaplama verimliliğini etkileyecektir. Kaplama verimliliği dikkate alınmazsa, toz besleme miktarını kontrol ederek toz kullanım oranı %100'e ulaşabilir, ancak bu uygulama anlamsızdır.
(5) kaplama doğrusal hızı
Yüksek hızlı lazer kaplamanın doğrusal hızı, sıradan lazer kaplamanın hızının birkaç katı, hatta onlarca katıdır. Alt tabaka veya kaplama başlığı arasındaki bağıl hareket hızı yüksek olduğunda, alt tabaka yüzeyindeki toz parçacıklarının kinetik enerjisi de yüksek olur, bu nedenle toz püskürmesi büyük olur ve toz kullanım oranı düşer. Ayrıca, lazer gücü belirlenirken, kaplama başlığı ile alt tabaka arasındaki bağıl hareket hızı ne kadar yüksek olursa, erimiş havuzun sıcaklığı o kadar düşük olur ve toz kullanım oranı da o kadar düşer.
(6) iş parçası hacmi
Aynı kaplama parametreleriyle, iş parçasının çapı (hacmi) ne kadar büyük olursa, toz kullanım oranı o kadar düşük olur. Bunun nedeni, hacim büyük olduğunda lazer enerjisinin matris tarafından daha fazla emilmesi ve erimiş havuzun sıcaklığının yeterince yüksek olmamasıdır. Bu nedenle, büyük hacimli iş parçaları için toz kullanım oranını iyileştirmek amacıyla daha yüksek güçlü kaplama ekipmanı kullanmak gereklidir.
(7) toz parçacık boyutu
Yüksek hızlı lazer kaplama tozunun ışıkla etkileşim süresi kısadır, bu nedenle lazer gücünün büyüklüğüne göre uygun parçacık boyutuna sahip toz seçmek gereklidir. Büyük toz parçacıkları, tozun sınırlı bir süre içinde erimemesine ve sonuç olarak püskürtme sıçrama kaybına neden olur.
Yukarıda, yüksek hızlı lazer kaplama tozunun kullanım oranını etkileyen yedi ana faktör yer almaktadır. Toz kullanım oranını artırmak ve kaplama işleminin maliyetini düşürmek için, ekipmanın ve kaplama iş parçasının özel koşullarına göre uygun donanım teknik parametreleri ve kaplama işlem parametrelerinin seçilmesi gerekmektedir.
Burada da tekrar vurgulandığı gibi, toz kullanım oranı, basit kaplama işleminin toz kullanım oranı yerine, tüm işleme sürecinin toz kullanım oranını dikkate almalıdır. Sıradan lazer kaplamanın toz kullanım oranı %100'e ulaşabilir, ancak kapsamlı toz kullanım oranı genellikle %50'nin altındadır.
Yayın tarihi: 24 Ağustos 2022