Thép carbon thấp do chi phí sản xuất thấp, trong ngành công nghiệp quốc phòng, hàng không vũ trụ và đời sống hàng ngày đóng vai trò không thể thay thế, nhưng độ cứng và khả năng chống mài mòn thấp, dễ làm cho thiết bị cơ khí bị hỏng hoặc hư hỏng, dẫn đến thiệt hại kinh tế nghiêm trọng, ước tính sơ bộ, trên thế giới hàng năm do hao mòn gây ra khoảng 40% tổn thất vật chất. Do hao mòn, các thiết bị cơ khí, linh kiện và bộ phận kết cấu kỹ thuật bị hỏng và phế liệu lên tới khoảng 80%. Làm thế nào để giảm sự mài mòn của vật liệu đã trở thành trọng tâm của các nhà nghiên cứu.
Là công nghệ tái sản xuất “xanh” với năng suất cao và ít ô nhiễm, lớp phủ laser có thể tạo ra lớp phủ có hiệu suất cao trên bề mặt vật liệu ma trận giá rẻ và hiệu suất thấp, giảm lãng phí tài nguyên và giảm chi phí sản xuất. Bởi vì lớp phủ laser có liên kết tương tác, nên nó có lực liên kết cao hơn các phương pháp xử lý bề mặt khác, do đó bề mặt của ma trận có khả năng chống ma sát và mài mòn tốt hơn, chống ăn mòn, chống ăn mòn xâm thực, chống oxy hóa ở nhiệt độ cao, v.v. Do đó, công nghệ ốp laser ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong việc chuẩn bị lớp phủ hiệu suất cao, tái sản xuất các bộ phận không hiệu quả và các khía cạnh khác, và triển vọng thị trường là khá đáng kể.
Thông số quá trình ốp laser
Tấm ốp laser liên quan đến nhiều lĩnh vực như vật liệu, vật lý, hóa học và luyện kim, và quá trình này khá phức tạp. Ngoài các tính chất của hệ thống laser, vật liệu ma trận và vật liệu phủ đã được xác định, các thông số kỹ thuật của quá trình phủ laser, chế độ cấp liệu của vật liệu phủ và chế độ quét của chùm tia laser sẽ có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng vĩ mô. , cấu trúc vi mô và khả năng sử dụng của lớp phủ laser. Việc lựa chọn các thông số quy trình có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng vĩ mô, cấu trúc vi mô và tính chất của lớp phủ. Các thông số quy trình của lớp phủ laser chủ yếu bao gồm công suất laser, kích thước điểm, tốc độ quét, tốc độ liên kết và tốc độ cấp bột hoặc độ dày của bột phủ trước. Trong quá trình ốp, các thông số quy trình có thể được điều chỉnh theo thành phần của bột hợp kim ốp và hiệu suất cần thiết. Tùy theo điều kiện ốp cụ thể, việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật là đảm bảo quan trọng cho việc chuẩn bị các lớp ốp chất lượng cao.
Các thông số tốt nhất của quá trình ốp laze thu được bằng cách sử dụng chiều rộng, chiều cao và chiều sâu của lớp ốp. Người ta cũng chỉ ra rằng tốc độ quét là yếu tố quan trọng nhất, tiếp theo là công suất laser và độ lệch tiêu điểm là yếu tố ít quan trọng nhất. Đối với các vật liệu ốp và chất nền khác nhau, có một giá trị năng lượng cụ thể tới hạn để đạt được hình dạng tốt của lớp phủ laser. Khi năng lượng riêng được sử dụng trong quá trình ốp lớn hơn năng lượng riêng tới hạn thì có thể chuẩn bị được lớp ốp có liên kết luyện kim tốt. Đối với cùng một vật liệu phủ và ma trận, khi năng lượng riêng tương tự nhau, thường sử dụng công suất thấp và tốc độ quét nhỏ. Tốc độ gia nhiệt của quá trình này chậm, thời gian gia nhiệt dài hơn, chênh lệch nhiệt độ giữa lớp ốp và kim loại ma trận nhỏ, ứng suất nhiệt nhỏ và xu hướng nứt nhỏ.
Vật liệu ốp
Lớp phủ laser chủ yếu cải thiện hiệu suất bằng cách cải thiện các tính chất vật lý và hóa học của bề mặt vật liệu nền. Thành phần quyết định hiệu suất và thành phần của lớp ốp chủ yếu được xác định bởi loại vật liệu ốp được sử dụng. Vật liệu ốp là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của lớp ốp. Hiện nay, bột ốp chính được sử dụng là bột hợp kim tự nóng chảy, bột gốm và vật liệu composite gốc vàng.
1. Bột hợp kim tự chảy
Bột hợp kim tự chảy dùng để chỉ bột thêm các nguyên tố B và Si trong hợp kim sắt, coban và niken. B và Si đóng vai trò tự khử oxy và tạo xỉ trong quá trình phủ laser. Xỉ có trọng lượng riêng nhỏ bao phủ bề mặt lớp ốp để bảo vệ bể nóng chảy và ngăn chặn quá trình oxy hóa quá mức của bể nóng chảy. Loại vật liệu này có khả năng thích ứng tốt với thép cacbon thông thường, bề mặt lớp phủ đã chuẩn bị mịn, ít khuyết tật hơn và có thể tạo thành sự kết hợp tuyệt vời với ma trận. Hiện nay, bột hợp kim tự nóng chảy được sử dụng phổ biến chủ yếu bao gồm ba loại bột: hợp kim tự nóng chảy dựa trên Ni, hợp kim tự nóng chảy dựa trên Co và hợp kim tự nóng chảy dựa trên Fe. Vật liệu ma trận và bột hợp kim tự chảy dựa trên Co, dựa trên Ni có khả năng thấm ướt tốt, chống ăn mòn mạnh, có tác dụng tự bôi trơn nhất định trong điều kiện nhiệt độ cao, vì chi phí tương đối cao, thường được sử dụng trong hàng không vũ trụ, dầu khí và các lĩnh vực công nghiệp khác yêu cầu khả năng chống mỏi, chống ăn mòn, chống mài mòn và chịu nhiệt độ cao của các bộ phận chính xác; Bột hợp kim tự chảy dựa trên Fe có khả năng chống mài mòn nhất định và giá thấp, nhưng lớp phủ hợp kim dễ bị nứt, oxy hóa và khiếm khuyết độ xốp trong quá trình phủ laser, được sử dụng rộng rãi trong phôi với các yêu cầu chống mài mòn nhất định, và vật liệu nền chủ yếu là gang và thép cacbon thấp.
2. Bột gốm
Vật liệu bột gốm được coi là sự lựa chọn tốt nhất để chuẩn bị các lớp phủ hiệu suất đặc biệt vì độ cứng và độ bền cao, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và ổn định nhiệt độ cao tuyệt vời. Tuy nhiên, vật liệu gốm có độ dẻo dai rất thấp, độ giòn lớn hơn và hệ số giãn nở nhiệt lớn hơn, lớp phủ dễ bị nứt. Để giải quyết vấn đề này, một số nhà nghiên cứu làm giảm xu hướng nứt của lớp phủ bằng cách thêm lớp chuyển tiếp trung gian hoặc thậm chí thêm oxit TiO2 và CaO có số dãy giãn nở cao vào vật liệu gốm, tuy nhiên kết quả nghiên cứu vẫn chưa đạt yêu cầu và cần nghiên cứu thêm. .
3. Bột tổng hợp
Bột composite được phát triển để khắc phục các vết nứt nghiêm trọng có thể xảy ra giữa lớp phủ gốm và chất nền do sự khác biệt về đặc tính của chúng. Nó đề cập đến một hệ thống vật liệu ốp mới được hình thành bằng cách thêm nhiều loại vật liệu cứng có độ cứng cao vào bột kim loại hoặc hợp kim và trộn đều. Vật liệu cứng được sử dụng làm pha tăng cường trong lớp phủ laser và bột kim loại hoặc hợp kim chủ yếu đóng vai trò là pha liên kết và lớp chuyển tiếp, có thể thúc đẩy sự chuyển tiếp tốt giữa vật liệu cứng và ma trận kim loại, do đó lớp ốp được hình thành tốt và có độ cứng cao. Vật liệu cứng chủ yếu bao gồm vật liệu gốm có điểm nóng chảy cao và độ cứng cao. Bột hợp kim kim loại chủ yếu là ba loại bột hợp kim tự chảy, bazơ Fe và bazơ Ni. Phương pháp thêm vật liệu cứng: đầu tiên, bột vật liệu cứng được thêm trực tiếp vào bột hợp kim kim loại và trộn đều; Loại còn lại ở dạng bột hợp kim phủ vật liệu cứng. Theo điều kiện ứng dụng thực tế, bột hợp kim nền kim loại phù hợp với cốt thép cứng tương ứng có thể được trộn đều để tạo thành bột composite cần thiết. Lớp phủ hỗn hợp ma trận kim loại gia cố gốm được chuẩn bị trên vật liệu ma trận đã chọn bằng công nghệ ốp laze, không chỉ làm cho lớp ốp có độ bền và độ dẻo dai cao mà còn tận dụng tối đa giai đoạn đông cứng để cải thiện hiệu suất của kim loại ma trận vật liệu đã trở thành một chủ đề nghiên cứu nóng.
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.