A pormorfológia kritikus szerepe a lézeres burkolatban
A lézeres burkolás során a por fizikai tulajdonságai éppolyan fontosak, mint a kémiai összetétele. A sikeres kohászati kötés és az egyenletes réteg érdekében a pornak kiváló folyóképességgel és egyenletes részecskeméret-eloszlással kell rendelkeznie. A gömb alakú porok, amelyeket jellemzően gázporlasztással állítanak elő, előnyösek, mivel minimálisra csökkentik a belső súrlódást az adagolórendszeren belül. Ez biztosítja a folyamatos tömegáramlási sebességet a lézeres olvadékmedencébe, megakadályozva az ingadozásokat, amelyek a burkolt pálya egyenetlen vastagságához vagy "peremezéséhez" vezethetnek. Ha a részecskék szabálytalanok vagy szaggatottak, hajlamosak eltömíteni a szállítófúvókákat, és turbulenciát okoznak a védőgázban, ami végső soron porozitást okoz, és csökkenti a védőbevonat általános sűrűségét.
A részecskeméret-eloszlás (PSD) szintén meghatározó szerepet játszik az energiaelnyelésben. A lézeres burkolóporokat általában 45-150 mikrométeres tartományba sorolják. Előfordulhat, hogy a finomabb részecskék túl gyorsan megolvadnak, vagy a gázáram elfújja őket, mielőtt elérnék a szubsztrátumot, míg a túl durva részecskék nem olvadhatnak el teljesen, ami „nem olvadt zárványokhoz” vezethet, amelyek feszültségkoncentrátorként működnek. A tökéletes morfológiai egyensúly elérése biztosítja a lézerenergia egyenletes eloszlását, ami sima felületet eredményez, amely minimális utómunkát igényel.
Általános ötvözetrendszerek és ipari alkalmazásaik
A megfelelő anyagkémia kiválasztása az első lépés az összetevők speciális környezeti kihívásokra, például szélsőséges hőség, kopás vagy vegyi támadások esetén történő testreszabásához. Lézeres burkolóporok Általában négy elsődleges családba sorolják: vasalapú, nikkel alapú, kobalt alapú és keményfém alapú kompozitok. Mindegyik rendszer külön előnyöket kínál a hordozó kompatibilitásától és az utolsó rész kívánt teljesítménymutatóitól függően.
| Por kategória | Főbb jellemzők | Tipikus alkalmazás |
| Vas alapú | Költséghatékony, jó kopásállóság | Hidraulikus hengerek, tengelyek |
| Nikkel alapú | Kiváló korrózió- és hőállóság | Szelepek, kazáncsövek, tengeri alkatrészek |
| Kobalt alapú (sztellit) | Magas hőmérsékletű keménység, kopásállóság | Turbinalapátok, motorszelepek |
| Volfrámkarbid (WC) | Extrém keménység és erózió elleni védelem | Bányászati fúrók, olaj- és gázszerszámok |
Vas alapú porok a gazdaság helyreállításához
A vasalapú porok az újragyártó ipar igáslovai. Gyakran használják szénacél alkatrészek kopott méreteinek helyreállítására. Mivel a hőtágulási együtthatójuk sok ipari acéléhoz hasonló, a felületréteg rétegvesztésének vagy repedésének kockázata lényegesen alacsonyabb az egzotikus ötvözetekhez képest. Ezeket a porokat gyakran krómmal és szilíciummal ötvözik, hogy bázikus oxidációval szemben ellenállóbbak legyenek, és jobb folyékonyságot biztosítsanak az olvadási fázisban.
Nikkel és kobaltötvözetek zord környezetekhez
Agresszív vegyi környezetben vagy 600°C-ot meghaladó hőmérsékleten működő alkatrészeknél a nikkel- és kobaltalapú porok elengedhetetlenek. A nikkel alapú ötvözetek, mint például az Inconel 625, erős gátat képeznek a lyuk- és réskorrózió ellen. A kobalt alapú ötvözetek, amelyeket gyakran sztellit típusú anyagoknak neveznek, még vörös hő hatására is megőrzik keménységüket, így a repülőgép-turbinák és a nagynyomású gőzszelepek ipari szabványává váltak.
Optimalizálási stratégiák a porfelhasználáshoz
A lézeres burkolat hatékonyságának maximalizálása és az anyagpazarlás csökkentése érdekében a kezelőknek a „felfogási hatékonyságra” kell összpontosítaniuk – az olvadékmedencébe sikeresen bevitt por arányára a teljes kipermetezett mennyiséghez viszonyítva. A kiváló minőségű porok precíz fúvókabeállítással kombinálva jelentősen csökkenthetik a „túlpermetezést”, ami a költségek növekedéséhez vezet. Ezen túlmenően ezeknek a poroknak a tárolása és kezelése kritikus fontosságú a szennyeződés és a nedvesség felszívódásának megelőzése érdekében, ami hidrogén ridegséghez vagy gázporozitáshoz vezethet a kész bevonatrétegben.
- A por vagy az aljzat előmelegítése a termikus gradiensek csökkentése és a magas széntartalmú anyagok repedésének megakadályozása érdekében.
- Speciális "cermet" porok (kerámia-fém) felhasználása a fémmátrix szívósságának és a kerámia részecskék keménységének kombinálására.
- A poradagoló rendszeres kalibrálása az állandó előtolási sebesség (g/perc) biztosítása érdekében a nagy tételekben megismételhető eredmények érdekében.
- Vákuumos szárítás megvalósítása nedvességnek kitett poroknál, biztosítva a gőz okozta hibák kiküszöbölését.
A porkémia, a morfológia és a lézerparaméterek közötti kölcsönhatás megértésével a gyártók kiváló felületi tulajdonságokat érhetnek el, amelyek meghosszabbítják a kritikus infrastruktúra élettartamát. Akár új alkatrészek additív gyártásáról, akár drága gépek javításáról van szó, a lézeres burkolópor kiválasztása továbbra is a legbefolyásosabb tényező a végtermék tartósságában és minőségében.
