Thiết bị làm việc của thiết bị phủ laser chủ yếu bao gồm tia laser, thiết bị cấp liệu, vòi phun, bệ xử lý và hệ thống điều khiển. Đối với toàn bộ thiết bị phủ laser, thiết bị phun ốp là bộ phận quan trọng nhất của toàn bộ thiết bị, vai trò chính của nó là truyền, tập trung, biến đổi chùm tia laser và truyền đồng bộ bột phủ. Các công nghệ chính của vòi phun ốp là tập trung định hình và biến đổi bằng laser, hội tụ truyền và phun của vật liệu ốp và khớp nối của vật liệu quang học. Thứ hai là laser, và hiện nay các loại laser chính được sử dụng là laser carbon dioxide, laser YAG và laser bán dẫn. Laser carbon dioxide hiện là loại laser được sử dụng rộng rãi nhất ở Trung Quốc và dễ dàng đạt được công suất cao hơn, nhưng nó có nhược điểm là khối lượng quá lớn và mức tiêu thụ năng lượng đơn vị cao. Do sự phát triển của công nghệ, tỷ lệ sử dụng laser YAG không ngừng tăng lên, có thể đạt được khả năng truyền dẫn bằng sợi quang và cải thiện tính linh hoạt của các bộ phận. Ưu điểm của laser bán dẫn là tốc độ chuyển đổi quang điện cao, giá thiết bị thấp, kích thước nhỏ, chi phí bảo trì thấp hơn, phù hợp hơn cho việc sử dụng và một loạt ưu điểm.
Ưu điểm và nhược điểm của tấm ốp laser
1. Ưu điểm của tấm ốp laser
Lớp phủ laser thường có độ cứng cao, chống mài mòn, chống ăn mòn, chống oxy hóa và các đặc tính khác, đặc biệt là chống ăn mòn, giúp kéo dài tuổi thọ của vật liệu, tiết kiệm kim loại đắt tiền, tiết kiệm tài nguyên và không gây ô nhiễm môi trường. So với các phương pháp sửa đổi bề mặt nền truyền thống khác, tỷ lệ pha loãng của lớp ốp bao gồm lớp ốp laser thấp hơn (thường là 5% ~ 8%) và dễ dàng tạo thành lớp ốp mỏng hơn. Việc sử dụng phương pháp này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn cải thiện hiệu quả ốp. Lớp phủ laser có đặc điểm là vùng chịu ảnh hưởng nhiệt nhỏ và biến dạng nhỏ, tốc độ làm nguội rất nhanh (102 ~ 106 K/s), có xu hướng hình thành các cấu trúc dày đặc. Hiện tại, quy trình ốp laser được điều khiển bằng máy tính, sử dụng điều khiển kỹ thuật số và hoàn toàn tự động, các thông số quy trình ổn định hơn trong quá trình vận hành, lớp ốp đã chuẩn bị đồng đều hơn và tỷ lệ lỗi thấp hơn. Tấm ốp laser được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, năng lượng điện, ô tô, tàu thủy, dầu mỏ và các lĩnh vực khác. Công nghệ ốp laser có thể là gần như bất kỳ vật liệu kim loại hoặc gốm nào trên kim loại hoặc hợp kim.
2. Nhược điểm của tấm ốp laser
(1) Dễ tạo lỗ chân lông. Trong quá trình ốp, khí trong bể nóng chảy thoát ra quá muộn sẽ dẫn đến hình thành các lỗ rỗng trong lớp ốp. Đối với chất nền tự chảy, do chứa lượng lớn chất khử oxy hóa silicon-boron nên phản ứng khử oxy sẽ xảy ra đầu tiên trong quá trình ốp, tạo ra các hợp chất borosilicate tương ứng, có khả năng cách nhiệt không khí. Khi thời gian gia nhiệt lớp phủ đủ dài, phản ứng khử oxy có thể được thực hiện hoàn toàn và không có lỗ khí nào được hình thành. Tuy nhiên, thời gian làm nóng lớp phủ bằng laser ngắn, tốc độ làm mát nhanh và phản ứng khử oxy không đủ nên các chất khử oxy này không thể tạo ra tác dụng và dễ hình thành lỗ chân lông. Nói chung, khí khổng gần như khó tránh khỏi và chỉ có thể được kiểm soát bằng một số biện pháp. Các phương pháp phổ biến bao gồm ngăn chặn bột hợp kim bị oxy hóa trước khi sử dụng, làm khô vật liệu ốp trước khi sử dụng, v.v.
(2) Dễ bị nứt. Trong quá trình phủ, nóng chảy, đông đặc và làm mát, tất cả đều xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn và các ứng suất khác nhau, chẳng hạn như ứng suất nhiệt và ứng suất kết cấu, sẽ vẫn tồn tại. Ngoài ra, nếu cài đặt các thông số quy trình không đúng, các vết nứt cũng sẽ xảy ra. Theo kết quả nghiên cứu hiện có, có một số phương pháp để loại bỏ các vết nứt trong quá trình ốp: Thành phần vật liệu ốp hợp lý. Lựa chọn chính xác các thông số quy trình và công nghệ ốp. Thêm một lớp phủ trên bề mặt nền để cải thiện khả năng thấm ướt của lớp ốp. Quá trình ốp được tối ưu hóa dựa trên đặc tính tác động ứng suất của lớp ốp.
(3) Thiếu tiêu chuẩn thống nhất. Vật liệu ốp laze chưa hình thành hệ thống vật liệu đặc biệt, chưa có tiêu chuẩn thống nhất trong việc sử dụng vật liệu ốp, dẫn đến chi phí tăng cao và giảm lợi ích kinh tế. Ngoài ra, việc thiếu một tiêu chuẩn thông số quy trình thống nhất khiến việc liên lạc giữa các phòng thí nghiệm và công ty trở nên khó khăn.
Cải thiện việc lựa chọn vật liệu ốp laser chống ăn mòn bề mặt
Vật liệu ốp là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến lớp ốp. Hiệu suất của lớp ốp chủ yếu được xác định bởi vật liệu ốp. Kể từ khi xuất hiện công nghệ ốp laze, việc lựa chọn vật liệu ốp đã được các nhà nghiên cứu rất quan tâm.
1. Bột hợp kim tự chảy dựa trên Ni
Bột tự nóng chảy gốc niken có khả năng chống ăn mòn tốt, giá thành vừa phải hơn nên cũng được sử dụng nhiều nhất trong nghiên cứu. Nó phù hợp cho các chất nền cần cải thiện khả năng chống ăn mòn nhiệt và có thể được chia thành các dòng hợp kim Ni-B-Si và Ni-Cr-B ở giai đoạn này. Hàm lượng niken khoảng 75%, hàm lượng crom khoảng 15%, hàm lượng silicon và boron khoảng 6%. Bột hợp kim tổng hợp không chỉ có khả năng chống ăn mòn cao hơn đáng kể mà còn có hiệu suất chi phí tương đối cao.
2. Bột hợp kim tự chảy dựa trên coban
Bản thân coban có khả năng chống ăn mòn tốt và bột hợp kim được hình thành bởi coban và crom có các cacbua như Cr7C3 và boride như Cr2B. Cobalt có khả năng chống ăn mòn tốt, crom cũng có khả năng chống oxy hóa tốt nên xét về đặc tính vật liệu của nó, nó phù hợp để chống ăn mòn với vật liệu phủ bằng laser, đồng thời nó cũng chứa niken, crom, cacbon và sắt, nhưng cũng có ưu điểm là giảm sự hình thành các vết nứt. Chabrol và cộng sự. qua các thí nghiệm cho thấy vật liệu gốc coban có ưu điểm là cải thiện trạng thái ứng suất bề mặt và tăng độ bền liên kết. Tuy nhiên, giá thành của nó tương đối cao so với các vật liệu khác.
3. Bột hợp kim tự chảy gốc sắt
Bột hợp kim tự chảy dựa trên sắt chủ yếu được sử dụng trong gang và thép cacbon thấp, ưu điểm lớn nhất của nó là giá thành thấp và chống mài mòn. Nhưng nó rất dễ bị oxy hóa, ngay cả khi việc bổ sung boron, niken, crom và các nguyên tố khác không thể bù đắp cho đặc tính oxy hóa dễ dàng của nó. Do đó, tính linh hoạt của nó như một vật liệu phủ chống ăn mòn là kém.
Tóm lại, ba loại bột hợp kim trên đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, nên lựa chọn theo tình hình thực tế, trong lĩnh vực chống ăn mòn, xét đến hiệu quả chi phí của vỏ, bột hợp kim tự chảy gốc niken là một lựa chọn phù hợp hơn.
4. Bột kim loại khác
Ngoài ba loại bột kim loại trên, còn có một số vật liệu khác, chẳng hạn như đế titan, đế đồng, đế nhôm, đế magie và đế crom, cũng như vật liệu ốp hợp chất liên kim loại. Những vật liệu này được sử dụng các đặc tính đặc biệt của chúng để đạt được nhiều chức năng khác nhau, chẳng hạn như chống ăn mòn, chống oxy hóa, chống mài mòn, v.v. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã gửi bột nhôm qua tia laser lên bề mặt chất nền và cũng thu được một lớp phủ với hiệu suất tốt. Ngoài ra còn có bột gốc magie, được sử dụng nhiều hơn để phủ laze lên hợp kim magie làm chất nền, do đó khả năng chống ăn mòn của bề mặt chất nền magie đã được cải thiện đáng kể, đặc biệt là trong thí nghiệm, nhà nghiên cứu đã sử dụng dung dịch natri clorua để thực hiện các thử nghiệm ăn mòn và thấy rằng khả năng chống ăn mòn của nó đã được cải thiện rất nhiều.
5. Bột gốm
Bột gốm chủ yếu bao gồm bột gốm oxit và bột gốm silicide, trong đó bột gốm oxit thường được sử dụng trong tấm ốp laser. Bởi vì nó có thể cải thiện hiệu quả khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và chống oxy hóa của ma trận, nên nó thường được sử dụng làm lớp ốp chống ăn mòn. Tuy nhiên, do sự khác biệt lớn giữa tính chất vật lý và hóa học của bột gốm và kim loại trên bề mặt nền nên lớp ốp rất dễ bị nứt, bong tróc. Mặc dù các nhà nghiên cứu đã thêm CaO, SiO2 và các chất khác vào lớp chuyển tiếp và lớp phủ để làm giảm bớt tình trạng này nhưng nó không giải quyết được hoàn toàn vấn đề nứt và rơi ra khỏi lớp ốp gốm.
6. Bột tổng hợp
Bột hỗn hợp chủ yếu bao gồm hai hoặc nhiều loại vật liệu với thành phần khác nhau và tính chất khác nhau của bột, chủ yếu đề cập đến cacbua, boride, nitrit, oxit và các vật liệu gốm cứng có nhiệt độ nóng chảy cao khác và vật liệu vàng hỗn hợp chuẩn bị bột. Dưới tác dụng của bột composite laser, nó có thể kết hợp tốt hơn độ dẻo dai tốt của kim loại và các đặc tính tuyệt vời của khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn và chịu nhiệt độ cao của gốm sứ, đồng thời có thể kiểm soát hiệu quả hiện tượng mất mát và bay hơi của vật liệu. là một hướng nghiên cứu hot trong lĩnh vực tấm ốp laser. Trong số đó, bột hợp kim cacbua và bột hợp kim oxit được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất. Các hạt cacbua trong bột composite có thể được thêm trực tiếp vào bể tan chảy bằng laser hoặc trộn với bột kim loại vào bể tan chảy bằng laser, nhưng cách hiệu quả hơn là thêm vào dưới dạng bột hợp chất phủ kim loại (như cacbua phủ niken). , cacbua phủ coban).
Công ty TNHH Công nghệ Laser Tây An Guosheng là một doanh nghiệp công nghệ cao chuyên về R&D, sản xuất và kinh doanh máy ốp laser tự động, máy ốp laser tốc độ cao, máy dập tắt laser, máy hàn laser và thiết bị in laser 3D. Sản phẩm của chúng tôi có hiệu quả về chi phí và được bán trong và ngoài nước. Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo số bob@gshenglaser.com.