Como escolher entre plasma cladding e laser cladding para suas necessidades industriais? Este artigo detalha os recursos técnicos, de equipamento e de processo de ambos os métodos, oferecendo uma comparação clara de seus prós e contras. Independentemente de você estar buscando eficiência de custo ou precisão avançada, este guia o ajudará a entender as principais diferenças e a tomar uma decisão informada. Mergulhe nele para saber como cada método de revestimento pode beneficiar suas aplicações específicas e quais fatores devem ser considerados para obter resultados ideais.
A característica mais importante do revestimento a laser é o calor concentrado, o aquecimento rápido, o resfriamento rápido e a pequena zona afetada pelo calor. Ele tem características inigualáveis para a fusão entre diferentes materiais.
Esse processo especial de aquecimento e resfriamento resulta em uma estrutura na área fundida que é diferente de outros métodos de revestimento (como soldagem por spray, surfaçagem, soldagem comum etc.) e pode até mesmo produzir estruturas amorfas, especialmente no caso de lasers pulsados.
Esse é o chamado motivo para o revestimento a laser sem recozimento e deformação. Mas acredito que isso seja apenas da perspectiva macro de toda a peça de trabalho. Quando você realiza uma análise microscópica da camada de revestimento e zona afetada pelo calor, você verá outra cena.
Atualmente, há dois tipos de máquinas usadas em revestimento a laser na China: Lasers de CO2 e lasers de YAG. O primeiro tem saída contínua com potência de revestimento geralmente acima de 3KW, enquanto o laser YAG tem saída pulsada, geralmente em torno de 600W.
No caso dos equipamentos, é difícil para os usuários gerais entenderem completamente e dependem muito do serviço do produtor. O preço de compra é caro, o custo de manutenção e o preço das peças são altos.
Além disso, a estabilidade e a durabilidade do equipamento geralmente ficam aquém de seus equivalentes estrangeiros.
Portanto, as máquinas de revestimento a laser são geralmente usadas em campos especiais, e é difícil ter uma boa relação custo-benefício nos campos gerais de fabricação e manutenção industrial.
(1) Tratamento preliminar
Para o revestimento a laser, geralmente é necessário apenas polir a peça de trabalho, remover óleo e ferrugem, remover a camada de fadiga, etc., o que é relativamente simples.
(2) Alimentação de pó
Os lasers de CO2 têm maior potência e normalmente usam argônio para alimentar o pó; os lasers de YAG têm menor potência e normalmente usam um método de queda natural do pó.
Esses dois métodos basicamente formam uma poça fundida em uma posição horizontal durante o revestimento. Se a inclinação for um pouco maior, o pó não poderá ser fornecido normalmente, limitando o uso de lasers, especialmente os lasers YAG.
(3) Do ponto de vista do estado de formação da poça de fusão
Devido à alta precisão de controle do laser, à potência de saída constante e à ausência de contato com o arco, o tamanho e a profundidade da poça de fusão são consistentes.
(4) Aquecimento e resfriamento rápidos
Isso afeta a uniformidade da formação da fase metálica e também prejudica a remoção da escória de exaustão. Esse também é um motivo importante para a formação de poros e dureza desigual no revestimento a laser, especialmente no caso dos lasers YAG, que é mais grave.
Devido às diferentes capacidades de absorção de diferentes materiais para lasers de diferentes comprimentos de onda, a escolha de materiais para revestimento a laser é bastante restrita. Os lasers são mais adequados para alguns materiais, como ligas de auto-fusão à base de níquel, e o revestimento com carbonetos e óxidos é mais difícil.
O feixe de plasma usado na máquina de revestimento por plasma de microfeixe é um arco de ionização, que é mais concentrado do que o da máquina de soldagem a arco, portanto, sua velocidade de aquecimento é mais rápida.
Para obter um feixe de plasma mais concentrado, geralmente são usadas aberturas com alta taxa de compressão e baixa corrente para evitar que a temperatura da base fique muito alta e impedir a deformação da culatra.
Obviamente, isso não pode ser comparado à velocidade de aquecimento de um laser YAG. Como o arco de plasma trabalha continuamente, a máquina esfria de forma relativamente lenta, formando uma zona de transição mais profunda do que o revestimento a laser. Isso resulta em uma melhor liberação de tensão para materiais de revestimento duro.
O equipamento de revestimento de plasma por microfeixe é desenvolvido com base em máquinas de solda CC.
Sua fonte de energia, pistola de pulverização, alimentador de pó e oscilador têm um baixo limiar técnico, são fáceis de fabricar, confiáveis, simples de manter e usar, consomem menos eletricidade, têm baixos custos de uso, boa versatilidade, baixos custos de produção, boa adaptabilidade e são fáceis de ampliar a produção, oferecendo benefícios significativos.
Possui baixos requisitos ambientais e ampla adaptabilidade de materiais.
Com o avanço da tecnologia elétrica, o nível de tecnologia de soldagem em nosso país tem suporte suficiente. Além disso, o equipamento é pequeno em tamanho e peso, e a pistola de soldagem pode ser segurada com a mão, tornando-a mais flexível e conveniente de usar. O custo das ferramentas auxiliares também é baixo.
(1) O tratamento preliminar é simples
São necessárias apenas a remoção da ferrugem, o desengorduramento e a remoção da camada de fadiga.
(2) Alimentação de pó
O gás argônio é usado para a alimentação de pó. Os requisitos de precisão de alimentação são baixos, e um certo grau de inclinação é permitido. Isso permite a operação manual, que é adequada para o reparo de metais.
(3) O plasma de microfeixe tem boa estabilidade
A estabilidade do plasma de microfeixe é boa, e a formação da poça de fusão é fácil de controlar. O material de enchimento e o corpo da máquina são totalmente fundidos, e a área de transição é boa.
(4) As velocidades de aquecimento e resfriamento são inferiores às do laser
O estado fundido é mantido por um longo tempo, o que favorece a formação uniforme de estruturas metalúrgicas. A escória de exaustão é melhor. O pó é aquecido durante o processo de pulverização e é protegido por gás argônio e ar ionizado.
Portanto, a uniformidade da camada de sobreposição é melhor, e há menos defeitos, como poros e inclusões.
(5) Seleção de materiais
O método de aquecimento a plasma tem menos restrições na escolha do material, oferecendo uma seleção mais ampla, e é mais fácil sobrepor carbonetos e óxidos.
Devemos estabelecer um conceito de que, independentemente da terminologia usada (soldagem, surfaçagem, pulverização térmica, sobreposição etc.), tudo se trata de fundição em um substrato metálico sob aquecimento.
Portanto, o estresse ocorre inevitavelmente no processo de aquecimento, fundição e resfriamento.
Com exceção de materiais muito específicos, a influência mais significativa geralmente é a tensão de contração. Diferentes métodos de soldagem variam em termos de métodos de aquecimento, velocidade, materiais de enchimento e algumas outras condições.
Portanto, minimizar o impacto dessa tensão sobre o substrato e a camada fundida é um aspecto importante que consideramos ao buscar qualidade da soldagem.
Acredito que o estresse de contração é inevitável. Portanto, a chave para resolver o problema da tensão de soldagem é o alívio da tensão. Em outras palavras, onde essa tensão de retração é aliviada e como a tensão é distribuída do substrato para a área de fundição é um problema que precisamos e podemos resolver.
Os principais motivos são a pequena área de fundição, a pequena área de transição e o encolhimento mínimo.
Portanto, a força de contração gerada durante o processo de contração do material não é suficiente para deformar todo o corpo da máquina.
Essa é a razão pela qual a sobreposição a laser não se deforma (portanto, quando o tamanho do corpo da máquina é muito pequeno, a deformação ainda pode ocorrer), e também é uma vantagem da soldagem a laser (sobreposição).
Então, para onde vai esse estresse da soldagem? Ela é liberada principalmente na área de fundição e na área de transição. Portanto, surgem dois problemas:
Primeiro, a área de fundição é propensa a rachaduras. Portanto, a sobreposição a laser requer uma alta ductilidade do material, como o pó à base de níquel.
Em segundo lugar, a zona de transição tem um grande estresse. Devido ao rápido aquecimento e resfriamento no laser processo de soldagemSe o tamanho da zona de transição for muito pequeno, isso causará concentração de tensão nessa área, o que afeta o efeito de união da soldagem a laser (sobreposição).
Especialmente quando há uma diferença significativa nas propriedades mecânicas entre o material de base e o material de soldagemSe a camada de transição não for removida, a tendência é mais grave e pode ocorrer até mesmo delaminação. Isso requer atenção especial ao design do material e da espessura da camada de transição durante a sobreposição a laser.
Há três motivos principais:
Uma delas é que o plasma como fonte de calor para revestimento (sobreposição de solda) é mais concentrado do que a soldagem por arco submerso, soldagem com proteção gasosaetc.
A estabilidade do arco de plasma é melhor, não há consumo de eletrodos, o calor de saída é uniforme e é fácil de controlar.
Isso resulta em uma distribuição uniforme de calor na área de fundição, fusão completa e uniforme do material, escória de exaustão suficiente e distribuição uniforme da tensão de contração.
Segundo, devido à alta precisão de controle do equipamento de plasma, é conveniente controlar a área de fundição e a área de transição, a uniformidade é boa e a distribuição de tensão é mais fácil de controlar razoavelmente.
Em terceiro lugar, o uso da proteção com gás argônio não requer vários aditivos, e não há problemas como eliminação de hidrogênio e oxidação.
Portanto, o revestimento de plasma (revestimento de solda) é mais adequado para fundição de superfície dura de grande área, espessa e de alta qualidade (como materiais cerâmicos com alto teor de manganês e cromo, etc.), adequada para a fabricação de placas, válvulas, rolos resistentes ao desgaste, etc.
Com relação ao revestimento a laser e ao revestimento a plasma, muitos colegas publicaram muitos artigos, a maioria dos quais enfatiza as vantagens dos lasers, que também é o objetivo perseguido por todos.
Entretanto, a maioria é avaliada pelo método de análise metalográfica a partir de uma perspectiva microscópica.
Tudo tem dois lados, e o revestimento a laser também tem suas desvantagens.
Há muitas limitações no processo, e são necessárias habilidades operacionais mais elevadas na produção real, o que causa dificuldades para muitos clientes.
Acredito que isso se deva principalmente ao curto tempo de fusão da camada de revestimento causado pelo rápido aquecimento e resfriamento, resultando em uma grande diferença entre as bordas externa e interna do ponto, formação de organização desigual, distribuição desigual de tensão, escória de exaustão insuficiente, resultando em dureza desigual, fácil de formar poros e problemas de inclusão de escória, é difícil obter uma camada de revestimento perfeita de grande área, especialmente para o laser YAG.
Portanto, o revestimento a laser deve ser particularmente cuidadoso, desde a seleção do material até a operação.
Em comparação com o laser, o revestimento de plasma gera mais calor e a deformação do substrato é maior do que a do laser.
Mas sua fusão é suficiente, a distribuição de dureza é uniforme, a escória de exaustão é completa, a faixa de seleção de materiais é ampla, fácil de operar e é fácil obter uma camada de revestimento geral relativamente intacta, de baixo custo, com bons benefícios, portanto, tem vantagens óbvias em grandes áreas e revestimentos espessos.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
PT_BR 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
RU 
KO 
TR