Jauhemorfologian kriittinen rooli laserpäällysteessä
Laserpinnoitusprosessissa jauheen fysikaaliset ominaisuudet ovat yhtä tärkeitä kuin sen kemiallinen koostumus. Onnistuneen metallurgisen sidoksen ja tasaisen kerroksen saavuttamiseksi jauheella on oltava erinomainen juoksevuus ja tasainen hiukkaskokojakautuma. Pallomaiset jauheet, jotka tyypillisesti tuotetaan kaasusumutuksella, ovat edullisia, koska ne minimoivat sisäisen kitkan syöttöjärjestelmässä. Tämä varmistaa tasaisen massavirtausnopeuden lasersulatealtaaseen ja estää heilahtelut, jotka voivat johtaa epätasaiseen paksuuteen tai päällystetyn radan "helmiin". Kun hiukkaset ovat epäsäännöllisiä tai rosoisia, niillä on taipumus tukkia syöttösuuttimet ja aiheuttaa turbulenssia suojakaasuun, mikä lopulta aiheuttaa huokoisuutta ja vähentää suojapinnoitteen kokonaistiheyttä.
Hiukkaskokojakaumalla (PSD) on myös ratkaiseva rooli energian imeytymisessä. Tyypillisesti laserpinnoitusjauheet luokitellaan 45-150 mikrometrin alueelle. Hienommat hiukkaset voivat sulaa liian nopeasti tai puhaltaa ne pois kaasuvirran vaikutuksesta ennen kuin ne saavuttavat substraatin, kun taas liian karkeat hiukkaset eivät välttämättä sula kokonaan, mikä johtaa "sulamattomiin sulkeumiin", jotka toimivat jännityksen keskittäjinä. Täydellisen morfologian tasapainon saavuttaminen varmistaa, että laserenergia jakautuu tasaisesti, mikä johtaa sileään pintakäsittelyyn, joka vaatii minimaalista jälkikäsittelyä.
Yleiset metalliseosjärjestelmät ja niiden teolliset sovellukset
Oikean materiaalikemian valitseminen on ensimmäinen askel räätälöidä komponentti tiettyihin ympäristöhaasteisiin, kuten äärimmäiseen kuumuuteen, hankaukseen tai kemialliseen hyökkäykseen. Laserpinnoitusjauheet ryhmitellään yleensä neljään pääperheeseen: rautapohjaiset, nikkelipohjaiset, kobolttipohjaiset ja karbidivahvisteiset komposiitit. Jokainen järjestelmä tarjoaa selkeitä etuja substraatin yhteensopivuudesta ja loppuosan halutuista suorituskykymittareista riippuen.
| Jauheluokka | Tärkeimmät ominaisuudet | Tyypillinen sovellus |
| Rautapohjainen | Kustannustehokas, hyvä kulutuskestävyys | Hydraulisylinterit, akselit |
| Nikkelipohjainen | Erinomainen korroosion- ja lämmönkestävyys | Venttiilit, kattilaputket, laivan osat |
| Kobolttipohjainen (satelliitti) | Kovuus korkeissa lämpötiloissa, iskunkestävä | Turbiinien lavat, moottorin venttiilit |
| Volframikarbidi (WC) | Äärimmäinen kovuus ja eroosiosuoja | Kaivosporat, öljy- ja kaasutyökalut |
Rautapohjaiset jauheet talouden elvyttämiseen
Rautapohjaiset jauheet ovat jälleenvalmistusteollisuuden työhevosia. Niitä käytetään usein hiiliteräskomponenttien kuluneiden mittojen palauttamiseen. Koska niiden lämpölaajenemiskertoimet ovat samanlaiset kuin monien teollisuusterästen, delaminaatio- tai halkeiluriski rajapinnalla on huomattavasti pienempi verrattuna eksoottisiin metalliseoksiin. Nämä jauheet on usein seostettu kromin ja piin kanssa emäksisen hapettumiskestävyyden ja parannetun juoksevuuden aikaansaamiseksi sulamisvaiheen aikana.
Nikkeli- ja kobolttilejeeringit ankariin ympäristöihin
Nikkeli- ja kobolttipohjaiset jauheet ovat välttämättömiä komponenteille, jotka toimivat aggressiivisissa kemiallisissa ympäristöissä tai yli 600°C lämpötiloissa. Nikkelipohjaiset seokset, kuten Inconel 625, tarjoavat vankan suojan piste- ja rakokorroosiota vastaan. Kobolttipohjaiset seokset, joita usein kutsutaan Stellite-tyyppisiksi materiaaleiksi, säilyttävät kovuutensa jopa punaisessa lämmössä, mikä tekee niistä alan standardin ilmailuturbiinien komponenteille ja korkeapainehöyryventtiileille.
Jauheen käytön optimointistrategiat
Laserpinnoituksen tehokkuuden maksimoimiseksi ja materiaalihukan vähentämiseksi käyttäjien on keskityttävä "sieppaustehokkuuteen" eli sulatealtaaseen onnistuneesti sisällytetyn jauheen suhdetta ruiskutettuun kokonaismäärään. Laadukkaat jauheet yhdistettynä tarkaan suuttimien kohdistukseen voivat vähentää merkittävästi "yliruiskutusta", mikä lisää kustannuksia. Lisäksi näiden jauheiden varastointi ja käsittely on kriittistä kontaminoitumisen ja kosteuden imeytymisen estämiseksi, mikä voi johtaa vetyhaurastumiseen tai kaasuhuokoisuuteen valmiissa päällystekerroksessa.
- Jauheen tai alustan esikuumennus lämpögradienttien vähentämiseksi ja halkeilun estämiseksi hiilipitoisissa materiaaleissa.
- Erikoistuneet "kermetti"-jauheet (keraami-metalliset) yhdistävät metallimatriisin sitkeyden keraamisten hiukkasten kovuuteen.
- Jauhesyöttölaitteen säännöllinen kalibrointi varmistaaksesi tasaisen syöttönopeuden (g/min) toistettavien tulosten saamiseksi suurissa erissä.
- Kosteudelle altistuneiden jauheiden tyhjiökuivauksen toteuttaminen varmistaa höyryn aiheuttamien vikojen poistamisen.
Ymmärtämällä jauhekemian, morfologian ja laserparametrien välisen vuorovaikutuksen valmistajat voivat saavuttaa erinomaiset pintaominaisuudet, jotka pidentävät kriittisen infrastruktuurin käyttöikää. Olipa kyseessä uusien osien lisävalmistus tai kalliiden koneiden korjaus, laserpinnoitusjauheen valinta on edelleen tärkein tekijä lopputuotteen kestävyydessä ja laadussa.
