چگونه می توان پودر روکش لیزری مناسب را برای عملکرد سطح برتر انتخاب کرد؟

نقش حیاتی مورفولوژی پودر در پوشش لیزری

در فرآیند روکش لیزری، ویژگی های فیزیکی پودر به اندازه ترکیب شیمیایی آن حیاتی است. برای یک پیوند متالورژیکی موفق و یک لایه یکنواخت، پودر باید جریان پذیری عالی و توزیع اندازه ذرات ثابت را از خود نشان دهد. پودرهای کروی، که معمولاً از طریق اتمیزه کردن گاز تولید می‌شوند، ترجیح داده می‌شوند زیرا اصطکاک داخلی را در سیستم تغذیه به حداقل می‌رسانند. این امر نرخ جریان جرمی ثابتی را در حوضچه مذاب لیزر تضمین می‌کند و از نوساناتی که می‌تواند منجر به ضخامت ناهموار یا "مهره‌بندی" مسیر روکش شده شود، جلوگیری می‌کند. هنگامی که ذرات نامنظم یا ناهموار هستند، تمایل به مسدود کردن نازل های تحویل و ایجاد تلاطم در گاز محافظ دارند که در نهایت باعث ایجاد تخلخل و کاهش چگالی کلی پوشش محافظ می شود.

توزیع اندازه ذرات (PSD) نیز نقش تعیین کننده ای در جذب انرژی دارد. به طور معمول، پودرهای روکش لیزری در محدوده 45 تا 150 میکرومتر طبقه بندی می شوند. ذرات ریزتر ممکن است خیلی سریع ذوب شوند یا توسط جریان گاز قبل از رسیدن به زیرلایه منفجر شوند، در حالی که ذرات بیش از حد درشت ممکن است به طور کامل ذوب نشوند و منجر به ایجاد "ادخال های ذوب نشده" شوند که به عنوان متمرکز کننده استرس عمل می کنند. دستیابی به تعادل کامل در مورفولوژی تضمین می کند که انرژی لیزر به طور یکنواخت توزیع می شود و در نتیجه سطح صافی ایجاد می شود که به حداقل ماشینکاری پس از فرآیند نیاز دارد.

سیستم های آلیاژی رایج و کاربردهای صنعتی آنها

انتخاب شیمی مواد مناسب اولین گام در تنظیم یک جزء برای چالش های محیطی خاص مانند گرمای شدید، سایش یا حمله شیمیایی است. پودرهای روکش لیزری به طور کلی به چهار خانواده اصلی گروه بندی می شوند: کامپوزیت های مبتنی بر آهن، مبتنی بر نیکل، بر پایه کبالت و کامپوزیت های تقویت شده با کاربید. هر سیستم بسته به سازگاری بستر و معیارهای عملکرد مورد نظر قسمت نهایی، مزایای متمایزی را ارائه می دهد.

پودرهای پایه آهن برای بازسازی اقتصادی

پودرهای مبتنی بر آهن، موتورهای کار صنعت تولید مجدد هستند. آنها اغلب برای بازگرداندن ابعاد فرسوده در قطعات فولاد کربنی استفاده می شوند. از آنجایی که ضرایب انبساط حرارتی آنها مشابه بسیاری از فولادهای صنعتی است، خطر لایه برداری یا ترک در سطح مشترک در مقایسه با آلیاژهای عجیب و غریب به طور قابل توجهی کمتر است. این پودرها اغلب با کروم و سیلیکون آلیاژ می شوند تا مقاومت اولیه در برابر اکسیداسیون و سیالیت بهبود یافته در طول فاز ذوب ایجاد شود.

آلیاژهای نیکل و کبالت برای محیط های سخت

برای اجزایی که در محیط های شیمیایی تهاجمی یا در دمای بیش از 600 درجه سانتیگراد کار می کنند، پودرهای مبتنی بر نیکل و کبالت ضروری هستند. آلیاژهای مبتنی بر نیکل مانند Inconel 625 یک سد قوی در برابر خوردگی حفره ای و شکافی ایجاد می کنند. آلیاژهای مبتنی بر کبالت، که اغلب به عنوان مواد از نوع Stellite نامیده می‌شوند، سختی خود را حتی در گرمای قرمز حفظ می‌کنند، و آنها را به استاندارد صنعتی برای اجزای توربین هوافضا و دریچه‌های بخار پرفشار تبدیل می‌کنند.

استراتژی های بهینه سازی برای استفاده از پودر

برای به حداکثر رساندن کارایی روکش لیزری و کاهش ضایعات مواد، اپراتورها باید روی «بازده حوضه آبریز» تمرکز کنند - نسبت پودری که با موفقیت در حوضچه مذاب ادغام می شود در مقابل کل مقدار اسپری شده. پودرهای با کیفیت بالا همراه با تراز دقیق نازل می تواند به طور قابل توجهی "اسپری بیش از حد" را کاهش دهد که منجر به افزایش هزینه ها می شود. علاوه بر این، نگهداری و جابجایی این پودرها برای جلوگیری از آلودگی و جذب رطوبت، که می تواند منجر به شکنندگی هیدروژن یا تخلخل گاز در لایه روکش نهایی شود، حیاتی است.

• برای کاهش گرادیان حرارتی و جلوگیری از ترک خوردن در مواد با کربن بالا، پودر یا بستر را از قبل گرم کنید.
• استفاده از پودرهای تخصصی "سرمت" (سرامیک - فلز) برای ترکیب چقرمگی یک زمینه فلزی با سختی ذرات سرامیکی.
• کالیبراسیون منظم فیدر پودر برای اطمینان از نرخ تغذیه ثابت (گرم در دقیقه) برای نتایج قابل تکرار در دسته های بزرگ.
• اجرای خشک کردن خلاء برای پودرهایی که در معرض رطوبت قرار گرفته اند، تضمین از بین بردن عیوب ناشی از بخار.

با درک تأثیر متقابل بین پارامترهای شیمیایی پودر، مورفولوژی و لیزر، تولیدکنندگان می‌توانند به خواص سطحی برتر دست یابند که طول عمر زیرساخت‌های حیاتی را افزایش می‌دهد. چه برای ساخت افزودنی قطعات جدید و چه برای تعمیر ماشین آلات گران قیمت، انتخاب پودر روکش لیزری تاثیرگذارترین عامل در دوام و کیفیت محصول نهایی است.