I. Caractéristiques du rechargement par laser 1. Caractéristiques techniques La caractéristique la plus importante du rechargement par laser est la concentration de la chaleur, la rapidité du chauffage et du refroidissement, et la petite zone affectée par la chaleur. Elle présente des caractéristiques inégalées pour la fusion entre différents matériaux. Ce processus spécial de chauffage et de refroidissement donne une structure dans la zone de coulée qui est différente [...]
La caractéristique la plus importante du rechargement par laser est la concentration de la chaleur, la rapidité du chauffage et du refroidissement, et la petite zone affectée par la chaleur. Elle présente des caractéristiques inégalées pour la fusion de différents matériaux.
Ce processus spécial de chauffage et de refroidissement produit une structure dans la zone moulée qui diffère des autres méthodes de revêtement (telles que le soudage par pulvérisation, le surfaçage, le soudage ordinaire, etc.) et peut même produire des structures amorphes, en particulier dans le cas des lasers à impulsions.
C'est ce que l'on appelle la raison d'être du cladding laser sans recuit et la déformation. Mais je pense que cela n'est possible que dans une perspective macro de l'ensemble de la pièce. Lorsque vous effectuez une analyse microscopique de la couche de revêtement et de l'épaisseur de la couche de revêtement, vous devez vous assurer que la couche de revêtement n'est pas déformée. zone affectée thermiquementvous verrez une autre scène.
Actuellement, il existe deux types de machines utilisées dans les pays suivants revêtement au laser en Chine : Les lasers CO2 et les lasers YAG. Le premier a une sortie continue avec une puissance de gainage généralement supérieure à 3KW, tandis que le laser YAG a une sortie pulsée, généralement autour de 600W.
En ce qui concerne les équipements, il est difficile pour les utilisateurs généraux de les comprendre en profondeur et ils dépendent fortement du service du producteur. Le prix d'achat est élevé, le coût de l'entretien et le prix des pièces détachées sont importants.
En outre, la stabilité et la durabilité des équipements sont généralement inférieures à celles de leurs homologues étrangers.
Par conséquent, les machines de rechargement par laser sont généralement utilisées dans des domaines spéciaux, et il est difficile de les rentabiliser dans les domaines de la fabrication industrielle générale et de la maintenance.
(1) Traitement préliminaire
Pour le rechargement par laser, il suffit généralement de polir la pièce pour la rendre propre, d'éliminer l'huile et la rouille, de supprimer la couche de fatigue, etc.
(2) Alimentation en poudre
Les lasers CO2 ont une puissance plus élevée et utilisent généralement de l'argon pour l'alimentation en poudre ; les lasers YAG ont une puissance plus faible et utilisent généralement une méthode de chute naturelle de la poudre.
Ces deux méthodes permettent essentiellement de former un bain de fusion en position horizontale pendant le gainage. Si l'inclinaison est légèrement plus importante, la poudre ne peut pas être délivrée normalement, ce qui limite l'utilisation des lasers, en particulier des lasers YAG.
(3) Du point de vue de l'état de la formation du bassin de fusion
Grâce à la grande précision de contrôle du laser, à la puissance de sortie constante et à l'absence de contact avec l'arc, la taille et la profondeur du bain de fusion sont constantes.
(4) Chauffage et refroidissement rapides
Cela affecte l'uniformité de la formation de la phase métallique et nuit également à l'élimination du laitier d'échappement. C'est également une raison importante de la formation de pores et d'une dureté inégale dans les revêtements laser, en particulier dans le cas des lasers YAG, qui sont plus sévères.
En raison des capacités d'absorption différentes des matériaux pour les lasers de différentes longueurs d'onde, le choix des matériaux pour le rechargement par laser est très limité. Les lasers conviennent mieux à certains matériaux tels que les alliages autofondants à base de nickel, et le rechargement avec des carbures et des oxydes est plus difficile.
Le faisceau de plasma utilisé dans la machine de rechargement par microfaisceau de plasma est un arc d'ionisation, qui est plus concentré que la machine de soudage à l'arc, d'où une vitesse de chauffage plus rapide.
Pour obtenir un faisceau de plasma plus concentré, on utilise généralement une ouverture à taux de compression élevé et un courant faible pour éviter que la température de base ne devienne trop élevée et pour empêcher la déformation de la flamme arrière.
Bien entendu, cette vitesse n'est pas comparable à la vitesse de chauffage d'un laser YAG. Comme le arc plasma travaille en continu, la machine se refroidit relativement lentement, formant une zone de transition plus profonde que le rechargement au laser. Il en résulte un meilleur relâchement de la tension pour les matériaux de rechargement.
L'équipement de rechargement par microfaisceau de plasma est développé sur la base de machines de soudage à courant continu.
Sa source d'énergie, son pistolet de pulvérisation, son chargeur de poudre et son oscillateur ont un faible seuil technique, sont faciles à fabriquer, fiables, simples à entretenir et à utiliser, consomment moins d'électricité, ont de faibles coûts d'utilisation, une bonne polyvalence, de faibles coûts de production, une bonne adaptabilité et sont faciles à mettre à l'échelle pour la production, ce qui offre des avantages significatifs.
Il présente de faibles exigences environnementales et une grande adaptabilité des matériaux.
Avec l'évolution de la technologie électrique, le niveau d'information est devenu plus élevé. technologie du soudage dans notre pays bénéficie d'un soutien suffisant. En outre, l'équipement est de petite taille et de faible poids, et le pistolet de soudage peut être tenu à la main, ce qui le rend plus flexible et plus pratique à utiliser. Le coût de l'outillage auxiliaire est également faible.
(1) Le traitement préliminaire est simple
Seuls le dérouillage, le dégraissage et l'élimination de la couche de fatigue sont nécessaires.
(2) Alimentation en poudre
Le gaz argon est utilisé pour l'alimentation en poudre. Les exigences en matière de précision d'alimentation sont faibles et un certain degré d'inclinaison est autorisé. Cela permet un fonctionnement manuel, qui convient à la réparation des métaux.
(3) Le plasma microfaisceau présente une bonne stabilité
La stabilité du plasma à microfaisceaux est bonne et la formation du bain de fusion est facile à contrôler. Le matériau d'apport et le corps de la machine sont entièrement fusionnés et la zone de transition est bonne.
(4) Les vitesses de chauffage et de refroidissement sont inférieures à celles du laser
L'état de fusion est maintenu pendant une longue période, ce qui favorise la formation uniforme des structures métallurgiques. Le laitier d'échappement est meilleur. La poudre est chauffée pendant le processus de pulvérisation, et elle est protégée par du gaz argon et de l'air ionisé.
Par conséquent, l'uniformité de la couche de recouvrement est meilleure et les défauts tels que les pores et les inclusions sont moins nombreux.
(5) Sélection des matériaux
La méthode de chauffage par plasma présente moins de restrictions quant au choix des matériaux, ce qui permet d'offrir une plus grande sélection, et il est plus facile de superposer des carbures et des oxydes.
Nous devons établir un concept selon lequel, quelle que soit la terminologie utilisée (soudage, surfaçage, pulvérisation thermique, recouvrement, etc.), il s'agit de couler sur un substrat métallique chauffé.
Par conséquent, des tensions se produisent inévitablement au cours du processus de chauffage, de coulée et de refroidissement.
À l'exception de matériaux très spécifiques, l'influence la plus importante est généralement la contrainte de retrait. Différents méthodes de soudage varient en fonction des méthodes de chauffage, de la vitesse, des matériaux de remplissage et d'autres conditions.
Par conséquent, minimiser l'impact de cette contrainte sur le substrat et la couche coulée est un aspect important que nous prenons en compte lorsque nous poursuivons nos recherches. qualité du soudage.
Je pense que les contraintes de retrait sont inévitables. Par conséquent, la clé pour résoudre le problème de la contrainte de soudage est le soulagement de la contrainte. En d'autres termes, l'endroit où cette contrainte de retrait est soulagée et la manière dont la contrainte est distribuée du substrat à la zone de coulée est un problème que nous devons et pouvons résoudre.
Les principales raisons sont la petite zone de coulée, la petite zone de transition et le rétrécissement minimal.
Par conséquent, la force de rétraction générée pendant le processus de rétraction du matériau n'est pas suffisante pour déformer l'ensemble du corps de la machine.
C'est la raison pour laquelle l'incrustation laser ne se déforme pas (ainsi, lorsque la taille du corps de la machine est trop petite, la déformation peut encore se produire). soudage au laser (superposition).
Alors, où va cette contrainte de soudage ? Elle est principalement libérée dans la zone de coulée et la zone de transition. Deux problèmes se posent alors :
Premièrement, la zone de coulée est sujette à des fissures. Par conséquent, le recouvrement au laser nécessite une ductilité élevée du matériau, comme la poudre à base de nickel.
Deuxièmement, la zone de transition est soumise à de fortes contraintes. En raison de l'échauffement et du refroidissement rapides du laser, la zone de transition est soumise à de fortes contraintes. processus de soudageLa taille de la zone de transition est trop petite, ce qui provoque une concentration de contraintes dans cette zone et affecte l'effet de collage du soudage au laser (recouvrement).
En particulier lorsqu'il existe une différence significative dans les propriétés mécaniques entre le matériau de base et le matériau de base. matériel de soudageDans le cas d'une couche de transition, la tendance est plus grave et une délamination peut même se produire. Il convient donc d'accorder une attention particulière au matériau et à l'épaisseur de la couche de transition lors du recouvrement par laser.
Il y a trois raisons principales à cela :
L'une d'elles est que le plasma, en tant que source de chaleur pour le rechargement (recouvrement de la soudure), est plus concentré que le soudage à l'arc submergé, soudage sous protection gazeuse, etc.
La stabilité de l'arc plasma est meilleure, il n'y a pas de consommation d'électrodes, la chaleur de sortie est uniforme et il est facile de la contrôler.
Il en résulte une répartition uniforme de la chaleur dans la zone de coulée, une fusion complète et uniforme des matériaux, une quantité suffisante de scories d'échappement et une répartition uniforme des contraintes de retrait.
Deuxièmement, grâce à la grande précision de contrôle de l'équipement plasma, il est facile de contrôler la zone de coulée et la zone de transition, l'uniformité est bonne et la distribution des contraintes est plus facile à contrôler raisonnablement.
Troisièmement, l'utilisation d'une protection au gaz argon ne nécessite pas d'additifs divers, et il n'y a pas de problèmes tels que l'élimination de l'hydrogène et l'oxydation.
Par conséquent, le rechargement par plasma (soudage par recouvrement) est plus adapté aux grandes surfaces, aux épaisses, aux moulages à surface dure de haute qualité (tels que les matériaux céramiques à haute teneur en manganèse et en chrome, etc.), qui conviennent à la fabrication de plaques, de vannes, de rouleaux, etc. résistants à l'usure.
En ce qui concerne le cladding par laser et le cladding par plasma, de nombreux pairs ont publié de nombreux articles, dont la plupart mettent l'accent sur les avantages des lasers, ce qui est également l'objectif poursuivi par tout le monde.
Cependant, la plupart sont évalués par la méthode de l'analyse métallographique d'un point de vue microscopique.
Tout a deux côtés, et le revêtement au laser a aussi ses inconvénients.
Le processus comporte de nombreuses limitations et la production réelle exige des compétences opérationnelles plus élevées, ce qui pose des problèmes à de nombreux clients.
Je pense que cela est principalement dû à la courte durée de fusion de la couche de revêtement causée par un chauffage et un refroidissement rapides, ce qui entraîne une grande différence entre les bords extérieurs et intérieurs du point, une formation inégale de l'organisation, une distribution inégale des contraintes, un laitier d'échappement insuffisant, ce qui entraîne une dureté inégale, la formation facile de pores et des problèmes d'inclusion du laitier, il est difficile d'obtenir une couche de revêtement parfaite sur une grande surface, en particulier pour les lasers YAG.
C'est pourquoi le rechargement par laser doit faire l'objet d'une attention particulière, depuis le choix du matériau jusqu'à l'opération.
Par rapport au laser, le revêtement par plasma apporte plus de chaleur et la déformation du substrat est plus importante que celle du laser.
Mais sa fusion est suffisante, la distribution de la dureté est uniforme, le laitier d'échappement est complet, la gamme de sélection des matériaux est large, facile à utiliser, et il est facile d'obtenir une couche de revêtement globale relativement intacte, un faible coût, de bons avantages, par conséquent, il a des avantages évidents dans les grandes zones, le revêtement épais.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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