Das Laserauftragschweißen, auch Laserauftragsschweißen genannt, wird in der Fertigung zum Beschichten verschiedener Materialien eingesetzt. Die Technologie, die im Laufe der Jahre an Popularität gewonnen hat, bringt verschiedene Vorteile mit sich. Es hilft, Materialien vor Oxidation und Korrosion zu schützen. Der Einsatz der Laserauftragschweißtechnologie verbessert die Gesamtoberflächeneigenschaften.
In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie über das Laserauftragschweißen wissen müssen.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Laserbeschichtung?
Laserauftragschweißverfahren
Vorteile des Laserauftragschweißens
Eigenschaften des Laserauftragschweißens
Ist Laserauftragschweißen teuer?
Aktuelle Innovationen im Laserauftragschweißen
Zusammenfassung
Was ist Laserbeschichtung?
Laserauftragschweißen ist ein zusätzlicher Prozess in der Fertigung, der verschiedene Arten von Materialoberflächen beschichtet. Im Allgemeinen verbessert es die Oberflächeneigenschaften, wodurch das Material vor Oxidation und Korrosion geschützt wird. Bei diesem Verfahren wird ein Schmelzbad über die Oberfläche des Grundmaterials geführt. Gleichzeitig wird entweder Pulver- oder Drahtmaterial aufgetragen, wodurch eine dünne Beschichtungsschicht entsteht.
Die laserinduzierte Beschichtung sorgt für gleichmäßig verteilte Beschichtungen. Bei hoher Wiederholgenauigkeit sind die Schichten frei von Rissen und Porosität. Sie weisen außerdem eine gute Haftung, eine geringe Oberflächenrauheit, eine geringe Verdünnung und weniger Materialverschwendung auf. Der Prozess kann durch Anpassen der Dichte, der Bewegungsgeschwindigkeit und des Durchmessers der Laserstrahlen auf der Oberfläche eines Objekts verbessert werden.
Laserauftragschweißverfahren
Bei dem Verfahren handelt es sich um ein Directed Energy Deposition (DED)-Verfahren, das auch als Laserauftragsschweißen bezeichnet wird. Beim Einsatz in der additiven Fertigung spricht man von Laser Metal Deposition (LMD) oder Directed Laser Metal Deposition (DLMD).
Ein Laserstrahl schmilzt und verbindet Metalllegierungen mit einer Substratoberfläche oder einer zuvor abgeschiedenen Schicht. Die dichte Laserbeschichtungsschicht wird unter minimaler Verdünnung durch das Metallmaterial metallurgisch verbunden. Der Wärmeeintrag sollte ausreichend sein, um eine hochwertige Auflage zu erzeugen.
Nachfolgend sind verschiedene Prozesse des Laserauftragschweißens aufgeführt:
Einstufiges Laserauftragschweißen
Beim einstufigen Verfahren wird das Beschichtungsmaterial in das Schmelzbad eingebracht, wo es auf der Substratoberfläche in geschmolzene Form übergeht. Wenn der bewegte Laserstrahl den Raum verlässt, erstarrt der geschmolzene Beschichtungsstoff. Dadurch entsteht durch überlappende Laserbewegungsspuren eine feine Beschichtung.
Zweistufiges Laserauftragschweißen
Die zweistufige Verarbeitung beinhaltet die anfängliche Abscheidung von Beschichtungsmaterial auf der Substratoberfläche. Anschließend wird bei der Oberflächenbehandlung der bewegte Laserstrahl eingesetzt, um das Beschichtungsmaterial und das Substratmaterial miteinander zu verschmelzen. Die Beschichtung verfestigt sich spontan, sobald der Laserstrahl die Raumbeschichtung verlässt.
Drahtverkleidung
Während des Drahtplattierungsprozesses wird die Draht wird direkt von der Spule dem Off-Axes-Brenner zugeführt. Anschließend wird es unter die Schmelztemperatur erhitzt, wo die Umhüllung durch das Drahtführungssystem erfolgt.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der 100 %igen Effizienz beim Einsatz von Füllstoffen. Es ist außerdem ein sauberer Prozess, der verschiedene Optionen für Drahtmaterialien bietet. Allerdings führt die Strahlungsabsorption in den Drähten zu einem inkonsistenten Ergebnis.
Pulverbeschichtung
Bei der Pulverbeschichtung ist die Pulver wird von der rotierenden Scheibe auf die Zuführdüse übertragen. Es wird durch Trägergase, beispielsweise Argon oder Helium, geleitet, wobei das Absorptionsprinzip angewendet wird. Anschließend werden die Pulverpartikel durch die Trägergase mit hoher Geschwindigkeit herausgedrückt.
Das Ergebnis ist eine gleichmäßige und reproduzierbare Endbeschichtung. Der Prozess umfasst verschiedene Zuführmethoden und Materialien. Es ist auch eine bessere Option für ein 3D-Setup.
Vorteile des Laserauftragschweißens
Laser sind die bevorzugte Wahl für die Mikrobearbeitung und Materialbearbeitung. Beim Laserauftragschweißen nutzen Sie Parameter wie Pulswiederholungsfrequenz, Laserleistung, Wellenlänge und verschiedene Arten von Strahlprofilen.
Dem Laserauftragschweißen werden folgende Vorteile zugeschrieben:
- Es sorgt für die metallurgische Verbindung von Oberflächen und Grundwerkstoffen
- Der Prozess erfordert eine geringe Belichtungszeit und Tiefe des Laserstrahls
- Beim Laserauftragschweißen entstehen im Vergleich zu thermischen Spritzbeschichtungen widerstandsfähigere Beschichtungen
- Die erreichte hohe Oberflächengüte und der geringe Verzug reduzieren den Nachbearbeitungsaufwand
- Aufgrund der geringeren Kosten, der kurzen Laserauftragsdauer und der geringeren Materialverschwendung ist es äußerst effizient
Eigenschaften des Laserauftragschweißens
Laserauftragschweißen Es zeichnet sich vor allem durch geringe Hitzeeinwirkung und hohe Präzision aus. Es hat auch andere Eigenschaften, darunter:
- Schnelle Abkühlgeschwindigkeit aufgrund des schnellen Erstarrungsprozesses; die Rate steigt auf etwa 106 K/s. Es ist leicht, feinkristalline, gleichmäßig verteilte Beschichtungen zu erhalten.
- Es erfordert einen geringeren Wärmeeintrag und eine geringere Verformung, wenn schnelles Auftragschweißen mit hoher Leistungsdichte verwendet wird. Der Verzug kann innerhalb der Montagetoleranzen minimiert werden.
- Geringe Verdünnungsrate der Beschichtung, die im Allgemeinen weniger als 5 % beträgt. Durch die Einstellung der Laserparameter wird das Substrat metallurgisch oder durch Grenzflächendiffusion fest verbunden.
- Die Laserbeschichtungsschicht hat einen großen Dickenbereich mit einer einkanaligen Pulverzuführungsbeschichtung von etwa 0.2 bis 2.0 mm.
- Beim Auftragen von Materialien mit hohem Schmelzpunkt auf die Oberfläche von Objekten mit niedrigem Schmelzpunkt gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Pulverauswahl.
- Der Laserauftragschweißprozess lässt sich leicht automatisieren.
- Das Verfahren verbessert die selektive Abscheidung bei geringem Materialverbrauch und einem hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis.
- Strahlschichten überlappen sich und können so unzugängliche Bereiche verschmelzen.
Ist Laserauftragschweißen teuer?
Das Laserauftragschweißen wurde vor über 30 Jahren entwickelt und galt immer als Technologie der letzten Option. Der Grund dafür sind die hohen Anfangsinvestitionen und Betriebskosten der Laserausrüstung. Allerdings gab es bei modernen Festkörperlasern enorme Fortschritte.
Die Integration der Robotik durch fasergekoppelte Strahlabgabe hat den Prozess effizienter und kostengünstiger gemacht. Unter Berücksichtigung der Kosten-Nutzen-Analyse ist das Laserauftragsschweißen in verschiedenen Branchen auf dem Vormarsch und verzeichnet ein exponentielles Wachstum.
Aktuelle Innovationen im Laserauftragschweißen
Die jüngsten Innovationen beim Laserauftragschweißen haben sich vor allem auf die Steigerung der Produktivität konzentriert. Durch die Fortschritte bleiben die primären Eigenschaften des Laserauftragschweißens erhalten.
Beispiele für die Neuerungen sind:
- Beim Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen schmilzt das Additivpulver im Laserstrahl vollständig auf, bevor es das Grundmaterial erreicht. Die feste Basis wird durch Wärmeleitungsübertragung mit dem geschmolzenen Pulver verschmolzen.
- Durch das Heißdraht-Laserauftragschweißen gelangt ein vorgewärmter Draht in den Prozess; Dadurch wird mehr Laserenergie benötigt, um das Grundmaterial mit einer erhöhten Vorschubgeschwindigkeit zu schmelzen.
- Beim Laserauftragschweißen wird ein koaxialer Laserstrahl verwendet, der das Zusatzmaterial senkrecht zum Werkstück zuführt. Der Laser wird koaxial um den Draht herum projiziert. Dies ermöglicht eine konsistente und laufrichtungsunabhängige Bearbeitung beim 3D-Laserauftragschweißen.
- Das Großpunkt-Laserauftragsverfahren vergrößert den Laserpunkt auf dem Werkstück. Dies ermöglicht den Einsatz von mehr Laserleistung, ohne das Grundmaterial übermäßig zu schmelzen und die Verdünnung zu erhöhen.
Zusammenfassung
Die Laserauftragschweißtechnologie hat in der modernen Fertigung in letzter Zeit große Fortschritte gemacht. Viele Produktionsunternehmen erwägen die Lasertechnologie zur Wiederaufbereitung von OEM-Produkten. Das Verfahren hat auch die Korrosions- und Verschleißeigenschaften der Artikel verbessert.
Der obige Leitfaden erläutert den Laserauftragschweißprozess und seine Vorteile. Käufer sollten darauf achten, dass die Qualität beim Laserbeschichten erhalten bleibt. Um die Laserauftragsausrüstung Ihrer Wahl zu finden, besuchen Sie Alibaba.com.
