طلاء الكسوة بالليزر لسطح الصلب منخفض الكربون

يلعب الفولاذ منخفض الكربون بسبب انخفاض تكاليف الإنتاج، دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في صناعة الدفاع والفضاء والحياة اليومية، ولكن صلابته المنخفضة ومقاومته للتآكل، تجعل من السهل جعل المعدات الميكانيكية تفشل أو تتلف، مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية فادحة، وتقديرات تقريبية، العالم كل عام بسبب التآكل الذي يسببه حوالي 40% من فقدان المواد، بسبب التآكل، تفشل المعدات الميكانيكية والمكونات والأجزاء الهيكلية الهندسية وتتخرب بنسبة تصل إلى 80%. أصبحت كيفية تقليل تآكل المواد محط اهتمام الباحثين.

وباعتبارها تقنية إعادة تصنيع "خضراء" ذات إنتاجية عالية وتلوث منخفض، يمكن أن تنتج الكسوة بالليزر طلاءًا عالي الأداء على سطح مادة مصفوفة رخيصة ومنخفضة الأداء، مما يقلل من هدر الموارد ويقلل من تكلفة الإنتاج. نظرًا لأن الكسوة بالليزر لها ترابط بين الذرات، فهي تتمتع بقوة ربط أعلى من طرق معالجة السطح الأخرى، بحيث يتمتع سطح المصفوفة بمقاومة أفضل للاحتكاك والتآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة تآكل التجويف، ومقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية، وما إلى ذلك. ولذلك، فإن تكنولوجيا الكسوة بالليزر لديها المزيد والمزيد من الأبحاث والتطبيق المكثف في إعداد الطلاء عالي الأداء، وإعادة تصنيع الأجزاء غير الفعالة والجوانب الأخرى، وآفاق السوق كبيرة جدًا.

تتضمن الكسوة بالليزر العديد من التخصصات مثل المواد والفيزياء والكيمياء والمعادن، وتكون العملية معقدة للغاية. بالإضافة إلى خصائص نظام الليزر ومواد المصفوفة ومواد الكسوة التي تم تحديدها، فإن المعلمات الفنية لعملية الكسوة بالليزر وطريقة تغذية مادة الكسوة ووضع المسح لشعاع الليزر سيكون لها تأثير مهم على الجودة العيانية البنية المجهرية وقابلية الخدمة لطبقة الكسوة بالليزر. إن اختيار معلمات العملية له تأثير مهم على الجودة العيانية والبنية المجهرية وخصائص طبقة الكسوة. تشتمل معلمات عملية الكسوة بالليزر بشكل أساسي على طاقة الليزر، وحجم البقعة، وسرعة المسح، ومعدل الترابط، وسرعة تغذية المسحوق أو سمك المسحوق المطلي مسبقًا. أثناء عملية الكسوة، يمكن تعديل معلمات العملية وفقًا لتركيبة مسحوق سبيكة الكسوة والأداء المطلوب. وفقًا لشروط الكسوة المحددة، يعد تحسين المعلمات التقنية ضمانًا مهمًا لإعداد طبقات الكسوة عالية الجودة.

تم الحصول على أفضل المعلمات لعملية الكسوة بالليزر باستخدام عرض وارتفاع وعمق طبقة الكسوة. ويشار أيضا إلى أن سرعة المسح هي العامل الأكثر أهمية، تليها قوة الليزر، وإلغاء التركيز هو العامل الأقل أهمية. بالنسبة لمواد الكسوة والركائز المختلفة، هناك قيمة طاقة محددة حرجة لتحقيق تشكيل جيد للكسوة بالليزر. عندما تكون الطاقة النوعية المستخدمة في عملية الكسوة أكبر من الطاقة النوعية الحرجة، يمكن تحضير طبقة الكسوة ذات الروابط المعدنية الجيدة. بالنسبة لنفس مادة الكسوة والمصفوفة، عندما تكون الطاقة المحددة متشابهة، يتم استخدام طاقة منخفضة وسرعة مسح صغيرة بشكل عام. سرعة التسخين لهذه العملية بطيئة، ووقت التسخين أطول، والفرق في درجة الحرارة بين طبقة الكسوة ومعدن المصفوفة صغير، والإجهاد الحراري صغير، وميل التكسير صغير.

تعمل الكسوة بالليزر بشكل أساسي على تحسين الأداء من خلال تحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية لسطح مادة الركيزة. يحدد التكوين الأداء، ويتم تحديد تكوين طبقة الكسوة بشكل أساسي حسب نوع مادة الكسوة المستخدمة. تعتبر مواد الكسوة عاملاً رئيسياً يؤثر على أداء طبقة الكسوة. في الوقت الحاضر، مساحيق الكسوة الرئيسية المستخدمة هي مسحوق السبائك ذاتية الانصهار، ومسحوق السيراميك، والمواد المركبة القائمة على الذهب.

1. مسحوق سبائك ذاتي التدفق

يشير مسحوق السبائك ذاتية التدفق إلى مسحوق إضافة عناصر B وSi في سبائك الحديد والكوبالت والنيكل. يلعب B و Si وظائف إزالة الأكسدة الذاتية والخبث في عملية الكسوة بالليزر. يغطي الخبث ذو الثقل النوعي الصغير سطح طبقة الكسوة لحماية البركة المنصهرة ومنع الأكسدة المفرطة للمسبح المنصهر. يتمتع هذا النوع من المواد بقدرة جيدة على التكيف مع الفولاذ الكربوني العادي، وسطح الطلاء المُجهز أملس، وعدد أقل من العيوب، ويمكن أن يشكل مزيجًا ممتازًا مع المصفوفة. في الوقت الحاضر، تشتمل مساحيق السبائك ذاتية الانصهار شائعة الاستخدام بشكل أساسي على ثلاثة أنواع من المساحيق: سبيكة ذاتية الانصهار قائمة على النيكل، وسبائك قابلة للانصهار ذاتيًا ذات أساس مشترك، وسبائك ذاتية الانصهار قائمة على الحديد. مسحوق السبائك ذاتية التدفق القائم على النيكل والمواد المصفوفة لديها قابلية جيدة للتبلل، ومقاومة قوية للتآكل، ولها تأثير تشحيم ذاتي معين في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، لأن التكلفة مرتفعة نسبيًا، وتستخدم بشكل عام في مجال الطيران والبترول والمجالات الصناعية الأخرى تتطلب مقاومة التعب، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية للأجزاء الدقيقة؛ يتميز مسحوق السبائك القابل للتدفق الذاتي القائم على الحديد بمقاومة تآكل معينة وسعر منخفض، لكن طلاء السبائك يكون عرضة للتشقق والأكسدة وعيوب المسامية في عملية الكسوة بالليزر، والتي تستخدم على نطاق واسع في قطعة العمل مع متطلبات معينة لمقاومة التآكل، و تتكون مادة المصفوفة في الغالب من الحديد الزهر والفولاذ منخفض الكربون.

2. مسحوق السيراميك

تعتبر مواد مسحوق السيراميك الخيار الأفضل لإعداد الطلاءات ذات الأداء الخاص بسبب صلابتها وقوتها العالية، ومقاومة التآكل الممتازة، ومقاومة التآكل، واستقرار درجات الحرارة العالية. ومع ذلك، فإن المواد الخزفية لديها صلابة منخفضة جدًا، وهشاشة أكبر ومعامل تمدد حراري أكبر، والطلاء سهل التشقق. ومن أجل حل هذه المشكلة، قام بعض الباحثين بتقليل ميل التشقق للطلاء عن طريق إضافة طبقة انتقالية متوسطة أو حتى إضافة أكاسيد TiO2 وCaO ذات رقم تسلسلي عالي التمدد إلى المادة الخزفية، لكن نتائج البحث لا تزال غير مرضية وتحتاج إلى مزيد من البحث. .

3. مسحوق مركب

تم تطوير المسحوق المركب للتغلب على التشققات الخطيرة التي قد تحدث بين طبقة السيراميك والركيزة بسبب اختلافات خصائصها. إنه يشير إلى نظام جديد لمواد الكسوة تم تشكيله عن طريق إضافة مجموعة متنوعة من المواد الصلبة ذات الصلابة العالية إلى مسحوق المعدن أو السبائك وخلطها بالتساوي. يتم استخدام المواد الصلبة كمرحلة تقوية في طبقة الكسوة بالليزر، ويعمل مسحوق المعدن أو السبائك بشكل أساسي كمرحلة ربط وطبقة انتقالية، والتي يمكن أن تعزز الانتقال الجيد بين المادة الصلبة والمصفوفة المعدنية، بحيث طبقة الكسوة جيدة التكوين ولها صلابة عالية. تتكون المواد الصلبة بشكل أساسي من مواد سيراميكية ذات نقطة انصهار عالية وصلابة عالية. مسحوق السبائك المعدنية هو بشكل أساسي قاعدة Fe وقاعدة Ni وقاعدة Co ثلاثة أنواع من مسحوق السبائك ذاتية التدفق. طريقة إضافة المواد الصلبة: أولا، يتم إضافة مسحوق المواد الصلبة مباشرة إلى مسحوق السبائك المعدنية ويتم خلطه بالتساوي؛ والآخر على شكل مسحوق سبيكة مطلي بمواد صلبة. وفقا لظروف التطبيق الفعلية، يمكن خلط مسحوق السبائك ذات القاعدة المعدنية المتطابقة مع التعزيز الصلب المقابل بشكل موحد لتشكيل المسحوق المركب المطلوب. يتم تحضير الطلاء المركب من المعدن المقوى بالسيراميك على مادة المصفوفة المختارة بواسطة تقنية الكسوة بالليزر، والتي لا تجعل طبقة الكسوة تتمتع بقوة وصلابة عالية فحسب، بل تستفيد أيضًا بشكل كامل من مرحلة التصلب الصلب لتحسين أداء معدن المصفوفة المواد، والتي أصبحت موضوع بحث ساخن.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. هي مؤسسة ذات تقنية عالية متخصصة في البحث والتطوير وتصنيع وبيع آلة الكسوة بالليزر الأوتوماتيكية وآلة الكسوة بالليزر عالية السرعة وآلة التبريد بالليزر وآلة اللحام بالليزر ومعدات الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد. منتجاتنا فعالة من حيث التكلفة وتباع محليًا وخارجيًا. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا، فيرجى الاتصال بنا على bob@gshenglaser.com.