25.11.2024
Разное

Лазерное напыление металла: Альтернатива будущего: высокоскоростная лазерная наплавка идет на смену твердому хромированию

alexxlabАвтор: alexxlab

Содержание

Альтернатива будущего: высокоскоростная лазерная наплавка идет на смену твердому хромированию

О.Райкис, Т.Шопховен / Журнал Фотоника, №3, 2016
Угроза введения в Европейском союзе запрета на твердое хромирование металлических компонентов способствует разработке новых технологий и инструментов нанесения покрытий. Промышленно опробованное газотермическое напыление доказало свою высокую гибкость, однако качество наносимых защитных слоёв недостаточно для многих областей этого процесса. Реальной альтернативой твердому хромированию и напылению является экстремальная высокоскоростная лазерная наплавка (EHLA), разработанная в институте Fraunhofer ILT с помощью компонентов Laserline.

На электростанциях и промышленных производственных установках металлические детали часто подвергаются значительным нагрузкам. Условия работы и производственная среда часто оказывают грубое воздействие на детали и приводят к их износу, коррозии и абразивному истиранию. Для предотвращения данного воздействия и для увеличения срока жизни высококачественных деталей наносятся, как правило, специальные покрытия. Поверхность токарных деталей, труб или рабочие стенки деталей покрываются полностью или в выбранных местах слоем из металла или керамических материалов. Это значительно увеличивает сопротивление деталей термическому воздействию и воздействию влажности, агрессивных химических сред, взвешенных веществ и обломков материала. Широко используемым стандартом для нанесения таких покрытий является так называемое твердое хромирование, технология гальванического покрытия, где заготовка погружается в ванну электролита хрома и покрывается слоем хрома. Эта технология позволяет также осуществлять частичное покрытие, т.е. – места, которые не должны быть покрыты, перед погружением в ванну изолируются. Угроза запрета на хромирование требует разработки новых технологий нанесения покрытий

Несмотря на все преимущества твердого хромирования, будущее данной технологии находится в настоящее время под вопросом. Так как используемая в большинстве ванн для хромирования трехокись хрома (CrO3) – также известная как шестивалентный хром (CR6+) – является канцерогеном и занесена в 2013 Комиссией ЕС вместе с другими соединениями хрома в Приложение XIV Регламента REACH Европейского союза, регулирующего производство и оборот всех химических веществ, включая их обязательную регистрацию. Данный, широко обсуждаемый Регламент регулирует использование химических веществ и так называемых SVHC-веществ (особо опасные вещества) в соответствии с Приложением XIV. Их использование будет разрешено с сентября 2017 только при условии специального и ограниченного по времени допуска ECHA (Европейское химическое агентство). Процесс оформления допуска является весьма сложным и сопровождается большим количеством трудностей – так, например, должно быть доказано, что критическое вещество для конкретного случая использования не имеет альтернатив, и будет использоваться в надёжных условиях предосторожности. Сможет ли технология твёрдого хромирования, в частности, с использованием трёхокиси хрома, обеспечить выполнение данных требований, не известно. Также большая неопределенность существует в обрабатывающей промышленности, которая безуспешно направила иск в Европейский суд против запрета на хромирование.

Учитывая данное положение дел, для компаний, которые специализируются на нанесении покрытий, не существует никаких альтернативных методов нанесения покрытий. Тот, кто и далее продолжит в одиночку бороться за выживание твёрдого хромирования, рискует своим существованием. Проблема, однако, ухудшается и тем, что ограничено количество не технически возможных решений, но и количество экономически целесообразных альтернатив, которых и так не очень много.

Промышленно опробованнойтехнологией является, например, термическое напыление (Thermal Spray), в котором покрывающие материалы используются в виде порошка. Порошок расплавляется в каждом распылителе и выбрасывается потоком газа на поверхность обрабатываемой детали, где частицы затем схватываются механически. Преимущество, этого способа – высокая гибкость, так как могут быть обработаны покрытия из различных материалов. Однако серьезным недостатком является нагрузочная способность наносимых покрытий: она значительно ниже вследствие сравнительно слабой механической связки между защитным слоем и заготовкой, чем для покрытий с помощью гальванизации.

Как результат, напыленные покрытия отслаиваются гораздо быстрее. Кроме того, термически напыленные покрытия часто оказываются хрупкими и легко поддаются образованию трещин, которые при данной технологии сложно устранить. В результате покрытие частично становится проницаемым, что является недостатоком, не характерным для твердого хромирования. Термически напыленные покрытия также часто имеют пористость в диапазоне от одного до двух процентов, что требует относительно большой толщины слоя. Таким образом, термическое напыление только в исключительных случаях может заменить гальваническое твёрдое хромирование.

В качестве альтернативы выступает экстремальная высокоскоростная лазерная наплавка (EHLA)

Лучшую перспективу на будущее имеет порошковая наплавка с помощью лазерного излучения – так называемая лазерная наплавка. При этой технологии нанесения слой материала, обычно металла, в виде порошка наносится на поверхность заготовки и сразу расплавляется вместе с поверхностью заготовки лазерным излучением. Результатом является пирометаллургическое сцепление покрытия и заготовки, срок жизни которого значительно превышает срок жизни термически напыленного покрытия и может даже превышать долговечность гальванических покрытий. Лазерные покрытия не имеют также пор и трещин, вследствие этого качественно превосходят термически напыленные покрытия. В промышленном применении данная технология внедрена, однако, пока только лишь частично.

Этому предшествовали, главным образом, две причины: с одной стороны, технология лазерной наплавки может применяться пока только для толщины более 0,5 мм, что делает ее возможной только в некоторых областях (например, в нефтяной и газовой промышленности, в сельском хозяйстве или компонентах электростанций). С другой стороны, этот метод можно было использовать до сих пор только для покрытия со скоростью от 10 до 50 см 2 в минуту, что является слишком медленным и в большинстве случаев экономически нецелесообразным для обработки крупных деталей метрового диапазона.

Что касается покрытия осесимметричных компонентов, то Институт Фраунгофера для лазерных технологий (Fraunhofer ILT) нашел способ устранить недостатки технологии лазерной наплавки. Серия экспериментов, проведенных в институте Fraunhofer ILT на модернизированном токарном станке с использованием диодного лазера Laserline LDF-4000-8 с преобразованием излучения, показала, что для наплавки сваркой на коррозионностойкие никель-хромовые сплавы («инконель 625») могут быть достигнуты экстремально высокие скорости нанесения покрытия до 200 м2 в минуту. В результате площадь примерно в 500 см 2 покрывалась слоем толщиной 20 мкм в минуту.

В общем, с помощью данной, запатентованной Fraunhofer ILT технологии, может быть реализована экстремально высокоскоростная лазерная наплавка (EHLA) значительно более тонких слоёв от 10 до 250 мкм. Поэтому технология может использоваться в будущем для нанесения тонких защитных слоев.

Секретом такого большого увеличения скоростей обработки является, с одной стороны, повышение интенсивности лазера путем уменьшения диаметра фокуса: стандартный до этого диаметр в 2–3 мм теперь составляет менее 1 мм. С другой стороны, по-новому отрегулированная позиция лазерного излучения и потока газа, несущего порошок: если при обычной лазерной наплавке лазерный луч и порошок встречаются в участке расплавления на поверхности заготовки, то при EHLA они пересекаются до попадания на поверхность заготовки (рис.1).

При более ранней встрече порошка газового потока с сфокусированным лазерным лучом все почти без исключения металлические частицы расплавляются уже до контакта с обрабатываемой деталью, а не в участке расплавления на поверхности заготовки. В результате этого расплавленным частицам необходимо просто коснуться участка расплавления для получения желаемого металлургического соединения. Благодаря этому, заготовки могут быть гораздо быстрее перемещены под лазерным лучом и газовым потоком, чем в обычных условиях.

В то же время требуется значительно меньше энергии лазерного излучения, чем ранее для обеспечения участка расплавления и плавления порошка: в то время как обычная технология лазерной наплавки требует 4 до 20 кВт мощности лазера, то при EHLA достаточно в большинстве случаев 2–4 кВт. Технология является, таким образом, более эффективной и как результат не требует мощных и дорогостоящих лазерных источников, что является экономически очень выгодным с точки зрения инвестиций и эксплуатационных расходов. Процесс покрытия обладает чрезвычайной стабильностью и обеспечивает покрытие с высоким качеством поверхности, что только в ограниченной степени требует дальнейшей обработки поверхности.

Новая высокоскоростная технология лазерной наплавки, превосходящая по эффективности технологию термического напыления, представляет собой серьезную альтернативу твердому хромированию в будущем. В начале 2016 года сдана в эксплуатацию первая установка наплавки, реализующая запатентованную Институтом Fraunhofer ILT технологию высокоскоростной лазерной наплавки и компоненты Laserline. Так как интерес к данной технологии очень большой, то в ближайшем будущем ожидается ввод в эксплуатацию других установок наплавки. Первоначально спроектированная только под покрытие осесимметричных компонентов, в перспективе EHLA также будет расширена под покрытие деталей других форм. Laserline и Fraunhofer ILT намерены продолжать сотрудничество по данному направлению и будут разрабатывать новые технологии для различных условий обработки.

Источник: http://www.photonics.su/files/article_pdf/5/article_5263_31.pdf

Поделиться ссылкой:

  • Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
  • Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Google+ (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на Reddit (Открывается в новом окне)

Похожие записи

Лазерная наплавка поверхности металла — метод защиты от износа

Рабочие поверхности деталей, используемых для комплектации разных видов оборудования, со временем изнашиваются. Это приводит к сокращению сроков эксплуатации агрегатов. Лазерная наплавка признана наиболее эффективной методикой восстановления работоспособности пострадавших от износа деталей. Разновидность сварочной технологии применяют также для защиты новых механизмов путем упрочнения поверхности изделия.

Современный вариант

На различных предприятиях используются производственные установки, укомплектованные металлическими деталями, которые в условиях значительных нагрузок изнашиваются, страдают от коррозии. Для увеличения сроков износостойкости и прочности механизмов их поверхность полностью или частично покрывают слоем расплавленного металла. Полученный таким способом наплыв прочно соединяется с материалом поверхности, образуя единый конгломерат.

Для восстановления работоспособности старой детали наплавляют аналогичный вид металла, что позволяет вернуть изделию форму и целостность. Если необходимо улучшить качество верхнего слоя, его покрывают другим материалом, наделяющим механизм новыми свойствами.

Принцип технологии

Лазерная наплавка (технология лазерного осаждения металлов) относится к наиболее эффективным методам восстановления покрытий, обладающих повышенной износостойкостью. В процессе участвуют лазерные системы современного типа, оснащенные мощными диодами и специализированными соплами. Что происходит:

  • На поверхности выбранного участка применением лазера создается подобие плавильной ванны. Емкость наполняется металлическим порошком, поступающим через отверстие сопла.
  • Во время обработки лазером происходит кратковременное расплавление материала основы. Все этапы осуществляются при автоматическом регулировании параметров зоны плавления.

Принцип лазерной наплавки тот же, что и при электродуговой и порошковой плазменной присадке, соединяющейся с металлом. Недостаток традиционных видов наплавки в подплавлении основы при значительном термическом воздействии на нее. Обработка порошкового материала локально направленным лучом мощного лазера исключает разогрев оплавляющейся поверхности при высокой скорости наплава.

Преимущества

  • Возможность задействовать разные порошки для создания многослойных структур собственных сплавов;
  • простоту замены расходных материалов, которая выполняется без остановки рабочего процесса;
  • способность к созданию трехмерных структур на неровных поверхностях с измененной геометрией;
  • контроль степени проплавления при высокопрочном сцеплении порошковой смеси с верхним слоем основы;
  • минимизацию влияния термической обработки на зону локального воздействия с исключением вероятности деформации;
  • высокую скорость создания грубых и очень тонких структур, что недоступно другим видам плавки;
  • возможность доступа к любым участкам крупногабаритных изделий при быстром нагреве и охлаждении рабочей зоны.

Лазерная наплавка поверхности металла не лишена некоторых недостатков, главный из которых – необходимость использования сложного и затратного оборудования. К недостаткам плавки также нужно отнести низкую производительность при невысоком КПД.

Особенности лазерного осаждения металлов

Благодаря точной направленности луча лазера, во время наплавки происходит формирование равномерно плотного конгломерата из порошка и материала основы. Толщина металлического разжижения колеблется в пределах 0,2-1 мм, удается создать несколько таких слоев, располагающихся один над другим.

Для нанесения линий, граней или контуров установка оборудована оптическим устройством с возможностью автоматического перемещения. Равномерность распределения слоев обеспечивается интеллектуальной системой сенсоров. Прогрессивную наплавочную технологию реализуют с использованием двух типов лазерного излучения – импульсного и непрерывного.

Наплавка импульсным лазером

Плавка по этой методике выполняется одновременным подводом луча лазерной установки и присадочного элемента к намеченному участку прямого осаждения. При расплавлении материал присадки (проволока, порошок) равномерно распространяется по месту повреждения.

После обработки импульсным лазером зону дефекта не придется подвергать длительной механической коррекции. Чтобы исключить окисление металла, ванну с расплавом защищают подачей смеси инертных газов (аргон и гелий).

Лазерное осаждение реализуют одним из двух методов, представленных в таблице ниже.

Тип импульсной наплавкиХарактеристика
Ручная методикаДля работ, выполняемых вручную оператором, присадкой служит проволока, диаметр которой в диапазоне 0,15-0,8 мм. Это может быть материал идентичный основе либо с повышенным свойством твердости. Работа ведется под контролем микроскопа с 10-16 кратным увеличением, диаметр лазерного луча (0,2-2,5 мм) должен в 2 раза превышать диаметр присадки, чтобы уменьшить объемы нагрева и расплава. Методом ручного осаждения металла устраняют небольшие сколы, поры и другие локальные дефекты поверхности. Конфигурация станков с лазерами позволяет обрабатывать мелкие детали, ремонтировать крупногабаритные механизмы
АвтоматизированнаяРоботизированную методику чаще применяют для защиты новых деталей от следов износа. Причина в низкой вероятности трещинообразования по наплавляемому слою. По ходу создания наплавки лазером подача присадки механизирована. В случае выбора металлического порошка, его доставку к месту расплава обеспечивает сопло. Автоматическую наплавку используют при необходимости наплавлять значительные объемы металла

Преимущество импульсного лазера в минимальных размерах области воздействия при высокой скорости процесса. Эти факторы снижают нагрев детали, препятствуют растеканию металла вокруг зоны наведения лазера, что важно для выполнения разных объемов наплавочных работ.

Непрерывная лазерная наплавка

Этот вид наплавочной технологии обеспечивает высокую производительность при минимальных тепловложениях лазерного луча по сравнению с другими видами плавки, а также сварки. Обработку непрерывным лазером применяют для трудно свариваемых материалов. Средний показатель в зоне перемешивания металлов основы и присадочного материала находится в пределах 10-30 мкм, с учетом режимов наплавления и варьирования толщины наплавки в диапазоне 0,3-3 мм за время одного прохода.

Устройство производственных систем для выполнения внутренних наплавочных манипуляций принципиально отличается от установок для осаждения металла на внешних поверхностях механизмов. Лазерные станки для внутренних работ оснащены призмами или зеркалами, предназначенными для переворачивания световых потоков.

Виды работ по созданию покрытий

Технологию лазерной наплавки реализуют путем нанесения на поверхность изношенного механизма слоя металла, в результате чего присадка сваривается с основой. С учетом минимального подплавления основы, можно утверждать, что свойства наплавки зависят от материала, используемого в качестве присадки. На современном производстве подачу затратного материала выполняют одним из трех основных способов.

Оплавление лазерным лучом

Поверхность детали предварительно покрывают порошковой пастой, подбирая состав обмазки, удовлетворяющий определенным требованиям. Оплавление лучом лазера реализуют последовательно, чтобы охватить всю намеченную зону. Если нужно создать многослойное покрытие, после каждого сканирования лазером наносят следующий слой пасты, для каждого слоя отдельный пласт обмазки.

Преимущества – простая по технологии выполнения наплавка не утяжеляет конструкцию агрегата. К недостаткам относят трудоемкий процесс осаждения, неравномерность наплавленной поверхности по причине натяжения поверхностной пленки расплавившегося металла.

Боковая подача газопорошкового микса

Лазерной наплавкой этого типа до недавнего времени пользовались наиболее часто. Подача порошка внутрь плавильной ванны осуществляется методом впрыскивания сбоку от лазерного луча либо навстречу ему. Во время наплавления формируются валики с различным типом геометрии.

Преимущества – благодаря газопорошковой технологии создается более качественный плакирующий слой. Наплыв характеризуется равномерной толщиной и химическим составом, открывается возможность использования композитных материалов при сохранении фазы упрочнения. Недостаток методики обусловлен несимметричной доставкой порошка по отношению к линии движения лазерного луча. Даже при его сканировании в плоской проекции.

Коаксиальный способ наплавления

Подача обогащенного газом порошка осуществляется через сопло непосредственно в зону работы лазера сплошным потоком конусообразной формы. Методика признана самым универсальным способом формирования покрытий однородного либо композитного типа для плоских, а также трехмерных деталей.

Преимущества – гарантирование симметричности по отношению к направлению плавки, равномерное сцепления валиков сваркой. Наплавку лазерного типа характеризует высокая производительность использования присадки для сложно обрабатываемых поверхностей. Характерная особенность, а также недостаток создания наплава, в сложности обеспечения подачи с равномерной симметрией.

Основной параметр качества лазерного напыления напрямую связан с расходом порошка. Для регулирования толщины осаждаемого пласта металла, его разжижения и твердости необходимо подобрать соответствующий диаметр лучевого потока в сочетании с мощностью установки, а также скоростью процесса.

Где применяют

Методику осаждения жидкого металла широко использует современная промышленность для восстановления участков деталей, пострадавших от повреждений. Лазерная наплавка применяется не только для ремонта и упрочнения покрытий, но и для создания комплектов новых деталей.

  1. EHLA. Технология предназначена для высокоскоростного создания покрытий со снижением тепловых затрат.
  2. SLM. Высокоточная методика выборочного спекания порошков для задания контуров послойного наплыва.
  3. LMD. Способ прямого выращивания деталей путем коаксиального наплавления, точность требует особых ресурсов.

В металлургии, судостроении и нефтегазовой отрасли лазерную наплавку чаще всего выбирают для усиления отдельных участков заготовок либо коррекции их геометрических параметров. Возможность экспериментировать с вариантами наплавления металла открывает перспективы для создания деталей различных форм. Лазерная наплавка позволяет быстро восстановить работоспособность дорогих механизмов, сэкономив деньги и время.

Используемая литература и источники:

  • Статья в Википедии
  • Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. / Б. Н. Бадьянов. — Ульяновск: изд-во Ульяновский ГТУ, 2000 г.
  • Соснин Н. А., Ермаков С. А., Тополянский П. А. Плазменные технологии. Руководство для инженеров.. — Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2013.

Напыление металлов: технологии и используемое оборудование

Производство металлических изделий модернизируется по мере развития передовых технологий. Металл в большей степени подвержен воздействию влаги, поэтому для обеспечения высокого срока эксплуатации и придания деталям, рабочим механизмам и поверхностям требуемых свойств, в современной промышленности широко используют напыление металлов. Технология порошковой обработки заключается в нанесении на базовую металлическую основу защитного слоя, обеспечивающего высокие антикоррозийные характеристики напыляемых изделий.

Задачи и варианты напыления

Металлическая поверхность после порошковой обработки приобретает важные защитные свойства. В зависимости от назначения и области применения, металлическим деталям придают огнеупорные, антикоррозийные, износостойкие характеристики.

Основная цель напыления базовой основы из металла – обеспечить продолжительный эксплуатационный ресурс деталей и механизмов в результате воздействия вибрационных процессов, высоких температур, знакопеременных нагрузок, влияния агрессивных сред.

Процессы напыления металлов выполняют несколькими способами:

  • Вакуумная обработка – материал при сильном нагревании в вакуумной среде преобразуется в пар, который в процессе конденсации осаживается на обрабатываемой поверхности.
  • Плазменное или газоплазменное напыление металла – в основу метода обработки положено использование электродуги, образующейся между парой электродов с нагнетанием инертного газа и ионизацией.
  • Газодинамический способ обработки – защитное покрытие образуется при контакте и взаимодействии микрочастиц холодного металла, скорость которых увеличена ультразвуковой струей газа, с подложкой.
  • Напыление лазерным лучом – генерация процесса происходит с использованием оптико-квантового оборудования. Локальное лазерное излучение позволяет проводить обработку сложных деталей.
  • Магнетронное напыление – выполняется при воздействии катодного распыления в плазменной среде для нанесения на поверхность тонких пленок. В технологии магнетронных способов обработки используются магнетроны.
  • Защита металлических поверхностей ионно-плазменным способом – основана на распылении материалов в вакуумной среде с образованием конденсата и осаждением его на обрабатываемой основе. Вакуумный метод не дает металлам нагреваться и деформироваться.

Технологический метод напыления деталей, механизмов, поверхностей из металла подбирают, в зависимости от характеристик, которые нужно придать напыляемой основе. Поскольку метод объемного легирования экономически затратный, в промышленных масштабах широко используют передовые технологии лазерной, плазменной, вакуумной металлизации.

Напыление в магнетронных установках

Металлизация поверхностей по технологии магнетронного напыления основана на расплавлении металла, из которого выполнена мишень магнетрона. Обработка происходит в процессе ударного действия ионами рабочей газовой среды, сформированными в плазме разряда. Особенности использования магнетронных установок:

  • Основными элементами рабочей системы являются катод, анод, магнитная среда, которая способствует локализации плазменной струи у поверхности распыляемой мишени.
  • Действие магнитной системы активизирует использование магнитов постоянного поля (самарий-кобальт, неодим), установленных на основании из магнитомягких материалов.
  • При подаче напряжения от источника электропитания на катод ионной установки происходит распыление мишени, причем силу тока нужно поддерживать на стабильно высоком уровне.
  • Магнетронный процесс основан на использовании рабочей среды, которой выступает соединение инертных и реакционных газов высокой чистоты, подающихся в камеру вакуумного оборудования под давлением.

Преимущества магнетронного напыления позволяют применять данную технологию обработки для получения тонких пленок металлов. Например, алюминиевые, медные, золотые, серебряные изделия. Происходит формирование пленок полупроводников – кремний, германий, карбид кремния, арсенид галлия, а также образование покрытий диэлектриков.

Главное достоинство магнетронного метода – высокая скорость распыления мишени, осаждения частиц, точность воспроизведения химического состава, отсутствие перегрева обрабатываемой детали, равномерность нанесенного покрытия.

Использование при напылении магнетронного оборудования дает возможность обрабатывать металлы и полупроводники с высокой скоростью осаждения частиц, создавать на напыляемой поверхности тонкие пленки с плотной кристаллической структурой, высокими адгезивными свойствами. К основному перечню работ по магнетронной металлизации относятся хромирование, никелирование, реактивное напыление оксидов, карбо- и оксинитридов, сверхскоростная наплавка меди.

Технология ионно-плазменной наплавки

Чтобы получать многомикронные покрытия на изделиях из металла, широко используют метод ионно-плазменного напыления. Он основан на использовании вакуумной среды и физико-химических свойств материалов испаряться и распыляться в безвоздушном пространстве.

Технологически сложный процесс позволяет решать важные технические задачи по металлизации изделий благодаря использованию установки ионно-плазменного напыления:

  • Увеличение параметров износоустойчивости, исключение спекания при эксплуатации изделий в условиях высоких температур.
  • Повышение коррозийной устойчивости металлов при эксплуатации в агрессивных водных, химических средах.
  • Придание электромагнитных свойств и характеристик, эксплуатация в границах инфракрасного и оптического диапазона.
  • Получение высококачественных гальванических покрытий, придание изделиям декоративно-защитных свойств, обработки деталей и механизмов, используемых в разных отраслях промышленности.

Процесс ионно-плазменного напыления базируется на использовании вакуумной среды. После поджига катода формируются пятна первого и второго уровня, которые перемещаются с высокой скоростью и образуют плазменную струю в ионном слое. Полученная в результате эродирования катодов струя проходит через вакуумную среду и вступает во взаимодействие с конденсируемыми поверхностями, осаживаясь плотнокристаллическим покрытием.

Использование ионно-плазменного напыления позволяет наносить защитные покрытия при температуре поджига катода до 100°C, отличается достаточно простой схемой получения слоев толщиной до 20 мкм.

С помощью ионно-плазменного напыления на металл удается придавать требуемые свойства конструктивно сложным изделиям нестандартной геометрической формы. После обработки металлическую поверхность не требуется покрывать финишным слоем.

Особенности плазменной металлизации

Наряду с ионно-плазменным напылением и магнетронными способами обработки металлов применяют еще один метод – плазменная металлизация. Главная задача технологии – защита изделий от окислительных процессов в агрессивных средах, повышение эксплуатационных качеств, упрочнение обрабатываемой поверхности, усиление сопротивляемости механическим нагрузкам.

Плазменное напыление алюминия и других металлов основано на высокоскоростном разгоне металлического порошка в потоке плазмы с осаждением микрочастиц в виде покрывающего слоя.

Особенности и преимущества технологии плазменного напыления на металл:

  • Высокотемпературный метод нанесения защитного слоя на обрабатываемую поверхность (порядка 5000-6000 °C) происходит за доли секунд.
  • Используя методы регулирования газового состава, можно получать комбинированное насыщение металлической поверхности атомами порошковых покрытий.
  • Благодаря равномерности потока плазменной струи удается получать одинаково пористое, качественное покрытие. Конечная продукция превосходит результаты традиционных способов металлизации.
  • Длительность процесса напыления невысока, что помогает достичь стопроцентной экономической эффективности использования плазменного оборудования в разных производственных масштабах.

Основные компоненты рабочей установки – высокочастотный генератор, камера герметизации, резервуар газовой среды, насосная установка для подачи давления, система управления. Использовать технологию плазменного напыления на металл допускается в домашних условиях при наличии необходимого оборудования с вакуумной камерой – воздействие кислорода приводит к окислению горячих металлических поверхностей и мишени.

На видео: восстановление деталей напылением.

Процесс лазерной обработки

Наплавка металлов лазерным методом позволяет восстанавливать детали и механизмы потоками света, генерируемыми от оптико-квантового оборудования. Вакуумное напыление лазером является одним из наиболее перспективных методов получения наноструктурированных пленок. В основу процесса положено распыление мишени световым лучом с последующим осаждением частиц на подложке.

Преимущества технологии: простота реализации металлизации, равномерное испарение химических элементов, получение пленочных покрытий с заданным стехиометрическим составом. Благодаря узкой направленности лазерного потока в месте его сосредоточения удается получить наплавку изделия любыми металлами.

Механизмы формирования жидкокапельных фаз:

  • Крупные капли частиц расплавленной мишени образуются путем воздействия гидродинамического механизма. При этом диаметр крупных капель варьируется в диапазоне 1-100 мкм.
  • Капли среднего размера формируются вследствие процессов объемного парообразования. Размер капель колеблется в диапазоне 0,01-1 мкм.
  • При воздействии на мишень коротких и частых импульсов лазерного луча в эрозийном факеле образуются частицы мишени небольшой величины – 40-60 нм.

Если в лазерной установке при наплавке металлов на мишень одновременно действуют все три механизма рабочего процесса (гидродинамика, парообразование, высокочастотный импульс), приобретение изделием требуемых характеристик зависит от величины влияния конкретного механизма наплавки.

Одно из условий качественной лазерной обработки – воздействие на мишень таким режимом облучения, чтобы на выходе получить лазерные факелы с наименьшим включением жидкокапельных частиц.

Оборудование для холодного напыления

Существует два варианта защиты металлов от негативного воздействия внешних и рабочих факторов – легирование и напыление с вакуумным оборудованием. То есть, в сплав добавляют атомы химических элементов, придающих изделиям требуемые характеристики, или наносят на базовую поверхность защитное покрытие.

Чаще всего в отрасли металлизации используют технологию нанесения гальванических покрытий, применяют методы погружения деталей в расплав, задействуют в процессах обработки вакуумную среду, пользуются магнетронным оборудованием.

Иногда используют детонационно-газовое напыление, которое разгоняет частицы до невероятных скоростей. Широко применяют плазмотроны, электродуговую металлизацию, газопламенную обработку, ионное напыление. Задачи промышленности диктуют свои условия, и перед инженерами возникла необходимость создать недорогое, простое в обращении оборудование, для которого можно использовать свойства нагретого сжатого воздуха.

Появилось понятие порошковой металлизации с добавлением в металлический порошок мелкодисперсионной керамики либо частиц твердого металла. Используется для работы с алюминием, никелем, медью.

Результат экспериментов превзошел ожидания, позволив решить следующие задачи:

  • Нагревание сжатого воздуха в камере приводит к повышению давления, что вызывает увеличение скорости вытекания наплава из сопла в установках.
  • При наборе металлическими частицами в газовой среде высокой скорости они ударяются о подложку, размягчаются и прикипают к ней. А керамические частицы уплотняют образовавшийся слой.
  • Использование порошковой технологии подходит для металлизации пластичных металлов – медь, алюминий, никель, цинк. После напыления изделия можно поддавать механической обработке.

Благодаря успешной работе инженеров удалось создать переносной аппарат, позволяющий выполнять металлизацию покрытий на всех промышленных предприятиях и в домашних условиях. Требования для успешной работы оборудования – наличие компрессорной установки (или воздушной сети) с давлением сжатого воздуха в пять-шесть атмосфер и электропитание.

В таблице ниже приведены данные для хромирования алюминия в домашних условиях. Перед нанесением гальванического покрытия требуется «положить» на деталь промежуточный металлический слой, а потом выполнять напыление алюминия.

Таблица 1. Хромирование алюминия

Использование передового оборудования для металлизации изделий позволяет решить технические вопросы, связанные с повышением антикоррозийных, прочностных, эксплуатационных характеристик, а также приданием машинам, деталям и механизмам требуемых свойств для работы в сложных эксплуатационных условиях.

Лазерная сварка (2 видео)

Процесс напыления и рабочие установки (24 фото)

Способы напыления металлов

Традиции производства металлических изделий накапливались столетиями. Наука многократно модернизировала общепринятые технологические схемы, но всегда оставались существенными сырьевые и энергетические потери на всех этапах техпроцесса. Идея его кардинального изменения зародилась в начале ХХ века, когда известный русский инженер-металлург Соболевский П.Г. порекомендовал применить напыление металла в производстве машиностроительных изделий. Усовершенствование этой технологии способствовало образованию инновационной специализации – порошковой металлургии, обуславливающей замену традиционной обработки металла автоматизированными операциями прессовки и спекания материалов.


Технология напыления металлов является современным способом нанесения однородного металлического слоя на деталь при использовании раскаленной скоростной струи, имеющей в своем составе порошковые элементы, осаждающиеся на базисном металле при ударном столкновении с ним. Для выбора оптимального метода напыления металла следует принимать во внимание форму и размерные габариты деталей; точность и характер погрешности покрытия, его технико-эксплуатационные особенности; расход на базовое и дополнительное оснащение, порошковые материалы, на черновое и заключительное обрабатывание покрытий и прочее.

 

Способы и оборудование для напыления металлов

 

Однако порошковое напыление металла вовсе не ограничивается одним лишь производством деталей из порошков. Не менее важным является такое ее направление, как нанесение на металлическую поверхность слоя мелкодисперсной среды из огнеупорных, коррозионно- и износостойких материалов для улучшения функциональных, реставрационных и декоративных характеристик. При использовании в этих целях многокомпонентных порошковых материалов возрастает риск возникновения неоднородности покрытия, связанной с сегрегацией (расслаиванием) порошков. Такая проблема разрешается применением пластичных шнуровых материалов, имеющих в своем составе порошок, который фиксируется пластичной связкой. При обработке поверхности вещество связки целиком испаряется и на подложку изделия оседает лишь непосредственно порошок.

 

 

Сущность вакуумного напыления металлов состоит в том, что требуемый материал в результате сильного нагревания в вакуумном пространстве переходит в пар, который конденсируется в виде плоской пленки на наружной стороне тех или иных изделий.

 

 

Процесс термонапыления относительно прост и включает такие операции: расплавка металлического сырья в специальном пистолете (горелке) и напыление металла в жидком состоянии на заблаговременно обработанную поверхность при помощи сжатого воздуха. В ходе газопламенного напыления металла непрерывно перемещающийся напыляемый материал в форме проволоки или стержня продвигается через пистолет и плавится в конусовидном потоке горючего газа (диметилметана или топлива с содержанием ацетилена и кислорода). Кончик расплавленной проволоки встраивается в конусовидный поток и наносится на поверхность подложки. При контакте с поверхностью микрочастицы наносимого вещества моментально остывают и трансформируются, прочно сцепляясь с ней. В связи с этим, газотермическое напыление отличается мельчайшей ленточной или планарно-зернистой структурой.


Данный способ обработки идеально подходит для напыления труднодоступных участков. При его использовании следует контролировать дистанцию между пистолетом и обрабатываемым изделием, поддерживать оптимальную температуру напыления, соблюдать чистоту. Соблюдение точно выбранного промежутка и скорости передвижения пистолета обеспечивает оптимальную дозу материала и толщину наносимого слоя. Поскольку в ходе напыления металла создается пыль, следует регулярно прочищать фронтальную часть аппарата, чтобы гарантировать нанесение свежего слоя на очищенную поверхность. Использование газопламенного способа нанесения позволяет создавать покрытия с достаточной пористостью (до 12 %) и небольшой адгезией к основе, что связано с невысокой скоростью воздушно-газовой струи (менее 50 м/с). Температурный режим горения пламени лимитирует спектр металлов, которые можно наносить таким способом.

 

 

 

При осуществлении плазменного или газоплазменного напыления металла в качестве источника тепла выступает электродуга, возникающая между парой электродов. В зону ее горения нагнетается инертный газ, способный ионизироваться и образовывать плазму (температурой до 15000 °С). В плазменную струю поступает порошок наносимого металла, который плавится и переходит на обрабатываемую подложку. Вопреки высоким температурам в месте горения электродуги, изделие не подвергается перегреву, поскольку при переходе из участка дуги температурные показатели резко снижаются. Оборудование для такого типа нанесения металла сложнее, в сравнении с газопламенным из-за дополнительной потребности в электроаппаратуре.

 

 

В наиболее ответственных задачах для получения максимальной адгезии и прочности покрытий плазменную обработку осуществляют в вакуумном оборудовании для напыления металлов при низком давлении. Снижение давления обеспечивает возрастание скорости микрочастиц, что способствует получению более прочных химически стойких покрытий с повышенной твердостью.

 

 

Газодинамическое напыление металла заключается в образовании покрытий при взаимном ударении холодных микрочастиц металла, убыстренных ультразвуковой газовой струей, с подложкой детали. При контакте не расплавленных микрочастиц с поверхностью получается их пластическая трансформация и кинематическая энергия переходит в тепловую и адгезионную, способствуя образованию однородного слоя из прочно уложенных частиц металла. Отличительная особенность такого напыления – отсутствие повышенных температур при нанесении металлических покрытий, а значит, и отсутствие оксидации металлических частиц и подложки, явления неоднородной кристаллизации, повышенных внутренних напряжений в готовых изделиях.

 

 

Лазерное напыление металла представляет собой технологию восстановления изделий путем обработки их лазерным лучом света, генерируемым при работе оптико-квантового генератора. Из-за узкой сосредоточенности лазерного потока и повышенной энергетической плотности в месте его контакта с поверхностью можно производить наплавку любого металла. Самой востребованной является порошковая форма. Локальное фокусирование излучения дает возможность производить наплавление в труднодоступных зонах. При этом первичная структура практически не деформируется, но достигается повышенная износостойкость деталей.


Разработаны многочисленные установки для напыления металла. Как правило, они производятся в двух исполнениях: стационарном и мобильном, кроме этого могут функционировать как в закрытых цехах, так и на открытой местности для обработки крупногабаритной продукции. Покрытия, образованные перечисленными способами напыления, имеют высокие параметры прочности и пониженную степень остаточных напряжений.

Лазерное поверхностное упрочнение | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:


Яшкова, С. С. Лазерное поверхностное упрочнение / С. С. Яшкова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 1 (135). — С. 99-101. — URL: https://moluch.ru/archive/135/37955/ (дата обращения: 11.11.2020).



В настоящее время невозможно представить изготовление деталей без финишной упрочняющей обработки. С её помощью можно повысить прочностные характеристики любого металла. В зависимости от состава и назначения заготовки, её можно подвергать разным видам упрочняющей обработки таким, как: отжиг, закалка, старение и химико-термическая обработка, а также поверхностное упрочнение лазером. В нашей статье речь пойдет о лазерном наклёпе поверхности титановых сплавов.

Изделия из титана чаще всего применяются в авиа и ракетостроении. Например, наиболее трудоемким является производство моноколес, представляющих собой диск с лопастями для забора воздуха, а так же изготовления отдельных лопаток. Всем известно, что остаточные напряжения после проточки лопастей, могут согнуть лопатки, приведя изделие в негодность. А так как титан металл не из дешевых, то такой брак, нанесет серьёзный ущерб предприятию. Для снятия остаточных напряжений применяется термическая обработка готовых изделий и лазерный наклёп для увеличения прочности поверхности.

Для снятия напряжений чаще всего изделия из титана подвергают отжигу. Широко применяется вакуумный отжиг, который позволяет уменьшить содержание водорода в титановых сплавах, что приводит к уменьшению склонности к замедленному разрушению и коррозийному растрескиванию. Для снятия небольших внутренних напряжений применяют неполный отжиг при 550–650 град. Титановые сплавы имеют низкое сопротивление износу и при использовании в узлах трения обязательно подвергаются либо химико-термической обработке, либо лазерному наклёпу (Рис. 1).

Рис. 1. Лазерный наклёп

В самом традиционном случае наклёп получается в процессе холодной ковки, когда массивным бойком методично наносят удары по упрочняемой поверхности металла, местами деформируя её. Этот способ упрочнения металла известен несколько сот лет. Продолжением этой технологии, когда обрабатывать стало возможно детали сложной формы, является «бомбардировка» металлической поверхности металлическими шариками. При такой обработке специальной дробью, с высокой интенсивностью подачи, поверхность приобретает необходимые механические характеристики и даже становится значительно меньше восприимчивой к коррозии. Это надёжные установки, которые применяются уже не одно десятилетие, производительности их достаточно для осуществления упрочнения в промышленных масштабах.

Однако существует и более прогрессивная технология упрочнения поверхности по схожему методу — использование в качестве источника бомбардирования мощный твердотельный лазер. Эта технология отчасти похожа на плазменное напыление, но только отчасти.

Излучение от такого лазера обладает выдающимися показателями по энергии импульса и частоты «бомбардировки». Самые первые эксперименты по упрочению металлической поверхности лазером были проведены около 30 лет назад. Но с методом упрочнения при помощи стальных шариков, лазеры смогли конкурировать недавно, когда стали доступны действительно мощные лазерные источники энергии.

В промышленности лазер для упрочнения поверхности впервые стали использовать при изготовлении турбинных лопаток для авиационной техники. Это тонкостенные детали сложной формы, поэтому более «деликатное» лазерное упрочнение для них стало предпочтительнее, чем стандартное упрочнение шариками. В настоящее время лазерное упрочнение уже используется не только в авиационной, но и передовой автомобильной (для обработки деталей шасси, коробки передач) и медицинской отраслях (упрочнение коленных и бедренных имплантатов).

При лазерном упрочнении используются импульсы с высокой интенсивностью — до 10*10 Вт/см², это позволяет создать мощную ударную волну, направленную на упрочняемый материал. В деталях этот процесс выглядит следующим образом: на упрочняемую поверхность перед обработкой наносят два слоя, один из которых поглощает лазерное излучение — это нижний слой прилегающий к металлу, а второй слой прозрачный, он находится на поверхности. В качестве поглощающего слоя используют специальную краску, а качестве прозрачно слоя сверху, обычно используют воду. Направленный на эти слои луч лазера беспрепятственно проходит через воду и начинает интенсивно испарять второй, нижний слой краски. Однако в это время слой воды начинает препятствовать резкому образования газа от испаряющегося нижнего слоя. Соответственно, энергия от образующегося газа взаимодействует в сторону, обратную от слоя воды, т. е. в сторону металла, упрочняя его таким образом. Т. к. весь вышеописанный процесс проходит крайне быстро, то упрочняющий эффект весьма ощутим, а глубина упрочнения, может достигать 1 мм (при упрочнении металлическими шариками предельной считалась глубина в 0,4 мм) (Рис. 2).

Рис. 2. Шероховатость поверхности после обработки

В результате многих опытов и изысканий по данной теме, наметилась тенденция, что один «суперпучок» с энергией в 50 Дж и более, который обработает за один раз 0,5 см², целесообразнее заменить несколькими пучками, покрывающими всего 1,5мм², но работающими намного интенсивнее. Такой путь позволяет многократно удешевить конструкцию, сделать её более производительной в условиях действующих производства. Если выйдет из строя один большой лазер, установка станет неработоспособной, а поломка маленького лазера в системе из десятков таких же, не особо отразится на работоспособности системы (Рис. 3).

Рис. 3. Обработка 4-мя пучками лазера

Преимущества лазерного упрочнения заключаются в уменьшении объема дополнительной обработки и возможность обработки неоднородных трехмерных заготовок. Благодаря незначительному тепловому воздействию деформация остается на ограниченном уровне, издержки на дополнительную обработку уменьшаются или не возникают вовсе [2].

Выводы.

Очевидно, что лазерное упрочнение поверхности заметно улучшает прочностные характеристики титановых сплавов. В данной статье проведен обзор метода. В следующих статьях планируется провести ряд исследований поверхностного слоя различных марок титана, а так же при различных параметрах. Исследование прочностных характеристик для каждого из режимов, подобранных экспериментальным путем. Планируется провести исследования методами проффилометрии, РФА исследования, а так же исследования методами растровой электронной микроскопии.

Литература:

  1. Gao P. F., Fan X. G. & Yang, H. (2017). Role of processing parameters in the development of tri-modal microstructure during isothermal local loading forming of TA15 titanium alloy. Journal of Materials Processing Technology, 239, 160–171. http://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2016.08.015
  2. Wang, Z., Wang, X. & Zhu, Z. (2017). Characterization of high-temperature deformation behavior and processing map of TB17 titanium alloy. Journal of Alloys and Compounds, 692, 149–154. http://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.012

Основные термины (генерируются автоматически): лазерное упрочнение, дополнительная обработка, лазер, металлическая поверхность, сложная форма, слой, химико-термическая обработка.

Напыление лазерное — Энциклопедия по машиностроению XXL







Напыление лазерное 526 Насыщение 461, 463 Начало термодинамики  [c.730]

При исследовании процесса легирования материала в условиях лазерного облучения изучались различные способы предварительного нанесения слоя легирующего элемента на матрицу накатка фольги из легирующего материала, электролитическое осаждение легирующего материала, детонационное покрытие, плазменное напыление легирующих элементов, нанесение порошка или специальной обмазки и др. [16]. Наиболее значительным недостатком первого способа нанесения слоя легирующего элемента является высокое тепловое сопротивление между легирующим элементом и матрицей, препятствующее расплавлению матричного материала и приводящее к испарению слоя легирующего элемента. В меньшей мере этот недостаток присущ двум следующим указанным способам.  [c.32]

Поверхностные свойства обеспечиваются как нанесением защитного слоя или покрытия, так и преобразованием поверхностного слоя металла при помощи химических, физических, механических методов, диффузионным насыщением, методов химико-термической обработки. Активно развиваются методы электронно-лучевой и лазерной закалки, вакуумное физическое и химическое напыление износостойких покрытий, ионное азотирование и др.  [c.199]

Гц. Сварку можно вести с присадочным материалом в виде проволоки диаметром менее 1,5 мм, ленты или порошка. Использование присадки позволяет увеличивать сечение шва, устраняя один из наиболее распространенных дефектов — ослабление шва, а также легировать металл шва. Легирующие элементы при лазерной сварке можно также наносить предварительно на поверхности свариваемых кромок напылением, обмазкой, электроискровым способом и т.п.  [c.238]

Лазерное оплавление напыленных покрытий — один из способов улучшения их свойств. Структура оплавленных лазером слоев характеризуется чрезвычайной дисперсностью, отсутствием оксидных включений и пор. Содержание легирующих элементов в оплавленных участках мало отличается от исходного. При лазерном оплавлении покрытий на оптимальном режиме, полученных напылением, можно добиться такого состояния поверхности, при котором последующая механическая обработка представляет собой отделку (например, шлифование). Поверхностное легирование — это введение в оплавленный слой практически любых легирующих элементов и даже карбидов. Продолжительность процесса измеряется секундами, в то время как при химико-термической обработке (ХТО) — часами. Регулируя мощность лазерного луча, продолжительность нагрева, скорость вращения изделия и шаг перемещения луча, можно достичь различной ширины оплавления 0,05…5 мм.  [c.315]

При термических способах подготовки поверхности под напыление используют в качестве рабочей среды нагретый газ (неподвижный или движущийся), ионизированный газ (ионы, электроны) и излучения (инфракрасное, ультрафиолетовое или лазерное).  [c.345]

III. Технологические методы обработки трущихся деталей. Влияние точности размера, микрогеометрических отклонений и взаимного расположения деталей на износ термическая, химическая и химико-термическая обработка деталей гальванические покрытия поверхностей деталей наплавка поверхностей детален поверхностное пластическое деформирование и выглаживание поверхностей покрытия, нанесенные фрикционным методом и методом напыления упрочнение поверхностей лазерным лучом.  [c.41]










Этот вид дефектов может ограничивать коэффициент отражения, от МИС (особенно в случае структур с предельно малым периодом) и зависит как от свойств напыляемых веществ, так и от метода напыления. Например, полученная методом электроннолучевого испарения пленка золота толщиной 5 нм имеет островковую структуру (с размером островков 10—20 нм) даже при температуре конденсации 77 К [59]. В то же время, как утверждается в работе [17], метод лазерного испарения позволяет получать сплошные пленки практически любых веществ (в том числе и золота) толщиной 0,5—1,5 нм. Островковый рост пленок, кроме  [c.108]

ПОД углом 5—10° позволило, по данным работы [37], довести разрешение по высоте до 0,3—1,0 нм. Получение реплик с помощью импульсного лазерного напыления, как показано в работе [4 ], позволяет увеличить мгновенную скорость осаждения материалов до 1 нм/с и таким образом уменьшить размер зародышей до одноатомных. Применяя импульсное лазерное напыление для получения реплик, в работе [4 ] удалось измерить шероховатость поверхности о до 0,3 нм. Как показано в работе [37 ], разрешение можно увеличить, используя для оттенения смесь вместо  [c.241]

Наконец, реакции типа (6.3.3) оказываются исключительно важными при эксплуатации композитов или гетероструктур. В первом случае речь идет о взаимодействии матрицы и наполнителя, а во втором — о взаимодействии пленки с подложкой, на которую эта пленка наносится специальными методами (например, плазменным или лазерным напылением). В обоих случаях реакция типа (6.3.3) нежелательна, и ее пытаются избежать, используя разнообразные методы, основанные на правильном выборе партнеров или условий эксплуатации.  [c.630]

Создана вакуумная установка катодного напыления и разработаны методики интерференционных покрытий, стойких к лазерному излучению и механически прочных для всех длин волн. На ней изготовлены зеркала для экспериментальных лазеров и оптических схем съемки, копирования и проекции, а также многослойные диэлектрические покрытия для осветительной оптики импульсных лазеров.  [c.157]

Предварительное нанесение легирующих компонентов может осуществляться газотермическим напылением, гальваническим и химическим осаждением, накаткой, диффузионным методом, электроискровым легированием, нанесением паст, насыпкой и др. Подача компонентов во время лазерного воздействия осуществляется с помощью газовой, газопорошковой или жидкой струи, под действием силы тяжести порошка, при механической подаче ленты и т.д. Подача легирующих составов во время лазерного воздействия применяется при обработке непрерывными лазерами, так как при импульсном воздействии необходимы сложные устройства, синхронизирующие подачу присадки и воздействие импульса. Средняя глубина образующихся легированных объемов в большинстве случаев составляет  [c.570]

В последнее время появились новые эффективные методы поверхностной обработки, такие как лазерное облучение, ионная имплантация, плазменное напыление поверхностного слоя и др. В настоящее время интенсивно изучают влияние этих методов на сопротивление усталости.  [c.142]

Поскольку напыление серы связано с довольно сильным термическим воздействием на подложку, оно нежелательно в случае толстой пластинки оптического стекла, применяемой для изготовления прибора, работающего в широком некогерентном световом пучке. Тепловое воздействие практически безвредно в случае тонкой пластинки, например, в случае отмытой от эмульсии фотопластинки 1 — 1,2 мм), предназначенной для изготовления диффузора, работающего в узком лазерном пучке.  [c.16]

Для получения требуемой (заданной) толщины покрытия необходимо сформировать двухфазную (газопорошковую) струю с постоянным расходом частиц и равномерным распределением их по сечению сопла. Проведенные экспериментальные исследования с использованием лазерной диагностики показали, что наиболее оптимальным является ввод газопорошковой смеси (из дозатора) по оси сопла. Значительные параллельные смещения ввода приводят только к частичному заполнению раствора сопла, а также к сепарации частиц (в зависимости оу их размера) и в результате к неконтролируемому изменению ширины полосы напыления. В то же время ввод вдоль оси сопла  [c.262]

Период после 50-х годов характеризуется глубокими изменениями не только в технологии, но и в организации производства газопламенных работ. Ускорение научно-технического прогресса, развертывание научно-технической революции и успехи в развитии сварочной науки способствовали решению теоретических и прикладных задач в области газопламенной техники. Интенсивно разрабатываются и внедряются новые разновидности процессов резки, сварки и напыления покрытий. Претерпевают изменения и энергетические основы процессов. Наряду с ацетиленом широкое применение получают различные газ,ы-заменители (природные и сжиженные газы). Достижения в смежных областях техники приводят к использованию принципиально новых источников нагрева низкотемпературной плазмы, лазерного луча и т. д.  [c.3]

К таким методам упрочнения относятся как храдиционные (химикотермические, поверхностное пластическое деформирование, поверхностная закалка), так и новые (плазменное напыление, лазерная обработка, ионная имплантация и др.). Такям образом, повьпиение технологической дисциплины, ужесточение контроля, применение прогрессивной технологии изготовления и упрочнения — мероприятия первостепенной важности при решении проблемы повышения надежности машин.  [c.9]

К настоя1щему времени существуют три основные группы методов получения аморфных материалов а) нанесение на подложку путем распыления (испарение в вакууме, напыление, электролитическое осаждение, осаждение в разряде и т. д.) 6) быстрое охлаждение расплава (превращение капли или тонкой струи расплава в пленку или ленту и охлаждение за счет теплообмена с металлической подложкой, раздробление жидкого металла газовой струей и охлаждение образовавшейся массы в газовом потоке, жидкой среде или на твердой поверхности, вытягивание микропровода в стеклянной оболочке, расплавление поверхности лазерным или электронным пучком и охлаждение за счет теплообмена с нерасплавленной частью материала и т. д.) в) ионная имплантация.  [c.274]

В настоящее время лазеры из уникальных лабораторных приборов стали широко применяемыми установками, без которых нельзя представить себе современную науку и промышленность. Лазеры используют в электронной технике и технологии для сварки и пайки, создания прецизионных элементов микросхем, напыления пленок и др. Неограничены также возможности применения лазеров в радиотехнике. Простейшие расчеты показывают, что оптический диапазон частот в 50 000 раз шире радиодиапазона. Так, только в диапазоне видимого света (0,4—0,7 мкм) могут одновременно работать 80 миллионов телевизионных каналов со стандартной полосой пропускания 6,5 Мгц. Кроме того, лазеры широко используют в медицине, геологии, металлообработке и др. Но, пожалуй, наиболее важным является создание на их основе лазерных термоядерных реакторов.  [c.57]

Использование технологий модификации первого поколения [165, 166 , основанных на однократном или многократном однотипном внешнем воздействии потоками тепла, массы, ионов и т.д., не всегда обеспечивает требуемые показатели износостойкости материалов при высоких температурах, контактных давлениях и действии агрессивных сред. Поэтому расширение области применения и эффективности методов модификации металлов и сплавов для их использования в экстремальных условиях эксплуатации связано с созданием комбинированных и комплексных способов упрочнения, сочетающих достоинства различных технологических приемов. Существует несколько базовых способов унрочнения, эффективность которых в сочетании с другими методами подтверждена производственной практикой [165, 166]. К таким методам относятся ионно-плазменное напыление, электроэрозионное упрочнение, поверхностное пластическое деформирование, а также термическая обработка. Модификация структуры и свойств материалов при этом происходит за счет сочетания различных механизмов, отличающихся физико-химической природой. На этой основе разрабатываются H(3BE)ie варианты технологий второго поколения, вклю-чаюЕцие двойные, совмещенные и комбинированные нроцессы [166-169], в которых применяются потоки ионов, плазмы и лазерного излучения. К данному направлению относятся обработка нанесенных  [c.261]

Повышение износостойкости деталей достигается применением новых износостойких и коррозионно-стойких материалов (например, применение износостойкого сплава ИСЦ-1 увеличивает срок службы деталей в 20 раз по сравнению с традиционными материалами) защитой от абразивного воздействия (уплотнения) применением специальных смазок и присадок к смазочным материалам, позволяющим создать сервовитную пленку на всех трущихся деталях ( эффект безызносности ) применением плазменных износостойких и антикоррозионных покрытий покрытий из алмазной пленки газотермического напыления порошков из

Спрей для маркировки металла CO2 — Маркировка металла с помощью лазерной машины CO2

  • США (английский)

    • Английский (США)

      • Австралия
      • Канада
      • Соединенное Королевство
    • Español (ES)
      • Колумбия
      • Méjico
    • Deutsche (DE)
      • Schweiz
      • Österreich
    • Французский
    • Italiano
    • Нидерланды (Нидерланды)
      • Бельгия
    • Норск
    • Свенска
    • Данск
    • Română
    • бахаса Индонезия
    • 中文
    • 日本語
    • Suomi
    • Польское
    • Português

  • Нажмите, чтобы позвонить

  • США (английский)

    • Английский (США)

      • Австралия
      • Канада
      • Соединенное Королевство
    • Español (ES)
      • Колумбия
      • Méjico
    • Deutsche (DE)
      • Schweiz
      • Österreich
    • Французский
    • Italiano
    • Нидерланды (Нидерланды)
      • Бельгия
    • Норск
    • Свенска
    • Данск
    • Română
    • бахаса Индонезия
    • 中文
    • 日本語
    • Suomi
    • Польское
    • Português

  • Техническая поддержка (+1) 303-215-9171

  • Отдел продаж (+1) 303-277-1188

Переключить навигацию

  • Лазерные машины

    • Линия продуктов
    • Лазеры Zing 16/24
    • Лазер Helix
    • Лазер Fusion Edge
    • Лазеры Fusion Pro 32/48
    • Гальво-лазеры G2
    • Бывшие в эксплуатации машины
  • Как это работает

    • Основы лазера

      • Лазерная гравировка
      • Лазерная резка
      • Лазерная маркировка металла
    • Приложения

      • Награды
      • Дерево
      • Стекло
      • Акрил
      • Спрей для маркировки металлов CO2
      • Кожа
      • Штрих-коды
      • Ткани и текстиль
      • Подробнее…
    • Совместимость материалов
    • Тестирование материалов
    • FAQs

      • Все вопросы и ответы
      • Что мне нужно?
    • Видео галерея
    • Примеры фотографий Галерея
    • Начать лазерный бизнес
    • Возможности лизинга
    • В центре внимания клиентов
    • Отзывы
  • Компания

    • О компании Epilog Laser
    • 30 лет эпилога
    • Философия компании
    • Блог
    • Новости
    • Вовлеченность сообщества
    • Пресс-центр
    • Карьера
  • Связаться с нами

    • Свяжитесь с нами
    • Запросить брошюру / цену
    • Запланировать демонстрацию
    • Где купить

      • Дистрибьюторы в США
      • Школы и университеты
      • Государственные продажи
      • Дистрибьюторы по всему миру
  • Поддержка + Сервис

    • Контактная информация
    • База знаний
    • Отправить запрос в службу поддержки
    • Руководства по лазерным машинам

      • Лазеры Zing
      • Лазеры Mini / Helix
      • Лазеры Fusion Pro
      • Лазер FiberMark S2
      • Лазер G2 Galvo
      • Лазеры Fusion M2
      • Подробнее…
    • Загрузка драйверов и прошивки

      • Лазеры Zing
      • Лазеры Mini / Helix
      • Лазеры Fusion M2
      • Лазеры Fusion Pro
      • Лазер FiberMark S2
      • Лазер G2 Galvo
      • Подробнее …
  • Ресурсы

    • Sample Club
    • Электронные брошюры
    • Отраслевые ссылки

      • Поставщики материалов
      • Оборудование и программное обеспечение
      • Отраслевые публикации и форумы

Порошки для распыления металлов | Порошки для термического напыления

ЗАЩИТА ОТ ИЗНОСА С ПОРОШКАМИ ТЕРМИЧЕСКИМ РАСПЫЛЕНИЕМ

Защита от износа с помощью порошков для термического напыления металлов — это универсальный метод нанесения высококачественных отложений на относительно недорогие поверхности.Материалы средней и высокой твердости и карбидные композиты можно наносить на различные металлы для достижения различных свойств, таких как механическая прочность, износостойкость и коррозионная стойкость.

Доступно более 150 различных металлических порошков для большинства областей применения

Мы поставляем металлические порошки для использования в следующих процессах:

  • Холодное напыление (CS)
  • Детонационное пламенное напыление
  • Кислородно-ацетиленовая порошковая сварка с распылением и предохранителем (S&F)
  • • Плазменное напыление (APS) и дуговая наплавка с переносом плазмы (PTA)
  • • Высокоскоростное газокислородное распыление (HVOF-HVAF)

Наплавка экструзионных шнеков
(Спрей и предохранитель)

Распыление HVOF

Распыление HVOF

(PFS) Порошковое напыление керамических покрытий

ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ПОРОШКОВ ТЕРМИЧЕСКИМ РАСПЫЛЕНИЕМ

Отрасли Приложения — Руководство

Ремонт автомобилей и судов Гидравлические штоки, поршень, поршневые кольца

Замены твердого хрома

Производство кирпича и плитки Лопасти смесителя, лопасти цилиндра скребка, шнек смесителя,

шнеков мельниц.

Общее машиностроение Восстановление корпуса насоса, рабочих колес и валов, экструзия пластика

винты, направляющие станины, кулачки, компенсационные кольца.

Производство стекла Формы и плунжеры, ролики формирования стекла
Нефть и газ Стабилизаторы, муфты, втулки, валы насосов, клапаны
Бумага и печать Покрытия для красочных валов, каландров и прижимных валков

Винтовой конвейер, лопасти и лопасти смесителя

Нефтехимия Задвижки и шаровые краны, седла клапанов, гидравлические штоки, втулка насоса

компонентов и др.

Производство электроэнергии Газовые турбины, гидроэлектрические ковши Пелтона, выхлопные

вентиляторы, сопла и лопасти, трубка кожуха котла WTE комплект камеры сгорания

камеры и пароперегреватели

Обработка стали Валки и направляющие для сталепрокатных станов, формовочные штампы, кабестаны для волочения проволоки
Текстильные машины Обжимные ролики, натяжные ролики, нитенаправители

Порошки в наличии

  • Оксид алюминия
  • На керамической основе
  • На основе кобальта
  • Карбид хрома
  • На основе железа
  • Молибден

Упаковка:

Металлические порошки фасуются в пластиковые бутылки
по 5 кг,
или по запросу.

Ротор: опорная поверхность покрыта порошковой керамикой повышенной твердости.

Порошковая сварка пламенем — распыление и предохранитель
ARCWEL-2060 –SF

Клапан и седла клапана
ARCWEL 2-645-PTA или 2006-PTA

Лезвия стабилизатора, ремонт и наплавка
ARCWEL 2018- SF для приклеивания вставок для унитаза
ARCWEL 2060 или 2070 SF для защиты

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ / СВАРКИ ПОРОШКОВОГО ПЛАМЕНИ

  • Простая в использовании и экономичная горелка с распылителем и предохранителем для защиты и ремонта ценных компонентов от износа.
  • Металлические порошки наносятся с помощью этой специальной кислородно-ацетиленовой горелки и одновременно наплавляются на поверхность металлической детали.
  • Точные и тонкие покрытия могут быть получены путем диффузии, обеспечивая идеальное соединение при температуре ниже точки плавления основного металла.
  • Покрытия, полученные этим способом, имеют минимальное разбавление и поэтому сохраняют свои первоначальные свойства.
  • Специального обучения оператора не требуется.

Набор / комплект

, как показано, включает следующее:

  • Горелка с бункером для порошка
  • 5 различных форсунок (1-5)
  • 2 больших форсунки для нагрева / распыления
  • 2 быстроразъемных соединения
  • Набор уплотнительных колец и гаечный ключ
  • Ящик для переноски

Горелка для порошковой сварки (ARCWEL 2010)

Блок горелки для порошковой сварки (ARCWEL 2010)

Мини-форсунка 2012

Пистолет для термического распыления различных порошков
с использованием кислородного пламени.
Предназначен для универсального металлического порошкового покрытия
методом горячего или холодного напыления с самофлюсованием
, металлических или керамических порошков
Подходит для напыления также легкоплавких порошков, таких как
, цинк, цинк, алюминий и термопласты

Методы напыления напылением пламенем | Höganäs