วิธีการเลือกผงเคลือบเลเซอร์ที่เหมาะสมเพื่อประสิทธิภาพพื้นผิวที่เหนือกว่า

บทบาทที่สำคัญของสัณฐานวิทยาของผงในการหุ้มด้วยเลเซอร์

ในกระบวนการหุ้มด้วยเลเซอร์ ลักษณะทางกายภาพของผงมีความสำคัญพอๆ กับองค์ประกอบทางเคมี เพื่อให้พันธะทางโลหะวิทยาประสบความสำเร็จและมีชั้นที่สม่ำเสมอ ผงจะต้องมีความสามารถในการไหลที่ดีเยี่ยมและการกระจายขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอ ผงทรงกลมซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเกิดจากการทำให้เป็นละอองของแก๊ส เป็นที่ต้องการมากกว่า เนื่องจากจะช่วยลดแรงเสียดทานภายในภายในระบบป้อน ช่วยให้มั่นใจได้ถึงอัตราการไหลของมวลที่สม่ำเสมอเข้าสู่บ่อหลอมเหลวด้วยเลเซอร์ ป้องกันความผันผวนที่อาจนำไปสู่ความหนาที่ไม่สม่ำเสมอหรือ "ขอบ" ของรางหุ้ม เมื่ออนุภาคไม่สม่ำเสมอหรือขรุขระ อนุภาคเหล่านี้มักจะอุดตันหัวฉีดและทำให้เกิดความปั่นป่วนในก๊าซป้องกัน ซึ่งท้ายที่สุดจะทำให้เกิดความพรุน และลดความหนาแน่นโดยรวมของสารเคลือบป้องกัน

การกระจายขนาดอนุภาค (PSD) ยังมีบทบาทสำคัญในการดูดซับพลังงานอีกด้วย โดยทั่วไปแล้ว ผงเคลือบด้วยเลเซอร์จะถูกจัดประเภทไว้ในช่วง 45 ถึง 150 ไมโครเมตร อนุภาคปลีกย่อยอาจละลายเร็วเกินไปหรือถูกกระแสก๊าซปลิวออกไปก่อนที่จะถึงซับสเตรต ในขณะที่อนุภาคหยาบเกินไปอาจไม่ละลายทั้งหมด ซึ่งนำไปสู่ ​​"การรวมตัวที่ยังไม่ละลาย" ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวรวมความเครียด การบรรลุความสมดุลที่สมบูรณ์แบบในด้านสัณฐานวิทยาทำให้มั่นใจได้ว่าพลังงานเลเซอร์มีการกระจายอย่างเท่าเทียมกัน ส่งผลให้ได้ผิวสำเร็จที่เรียบเนียนซึ่งต้องใช้เครื่องจักรหลังกระบวนการน้อยที่สุด

ระบบโลหะผสมทั่วไปและการใช้งานทางอุตสาหกรรม

การเลือกเคมีของวัสดุที่เหมาะสมเป็นขั้นตอนแรกในการปรับแต่งส่วนประกอบสำหรับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจง เช่น ความร้อนสูง การเสียดสี หรือการโจมตีทางเคมี ผงเคลือบเลเซอร์ โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสี่ตระกูลหลัก: คอมโพสิตที่มีธาตุเหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ และคาร์ไบด์เสริมแรง แต่ละระบบมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับความเข้ากันได้ของวัสดุพิมพ์และการวัดประสิทธิภาพที่ต้องการของชิ้นส่วนสุดท้าย

ผงที่มีธาตุเหล็กเพื่อการฟื้นฟูเศรษฐกิจ

ผงที่มีธาตุเหล็กเป็นหลักสำคัญของอุตสาหกรรมการนำกลับมาผลิตใหม่ มักใช้เพื่อคืนขนาดการสึกหรอของส่วนประกอบเหล็กกล้าคาร์บอน เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนมีความคล้ายคลึงกับเหล็กกล้าอุตสาหกรรมหลายชนิด ความเสี่ยงของการหลุดร่อนหรือการแตกร้าวที่ส่วนต่อประสานจึงต่ำกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับโลหะผสมแปลกใหม่ ผงเหล่านี้มักจะผสมกับโครเมียมและซิลิกอนเพื่อให้มีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันขั้นพื้นฐานและเพิ่มความลื่นไหลในระหว่างขั้นตอนการหลอมเหลว

โลหะผสมนิกเกิลและโคบอลต์สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

สำหรับส่วนประกอบที่ทำงานในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรงหรือที่อุณหภูมิเกิน 600°C จำเป็นต้องมีผงนิกเกิลและโคบอลต์ โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลัก เช่น Inconel 625 เป็นตัวกั้นที่แข็งแกร่งต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยก โลหะผสมที่มีโคบอลต์ซึ่งมักเรียกกันว่าวัสดุประเภทสเตลไลท์ จะรักษาความแข็งไว้แม้ที่ความร้อนสีแดง ทำให้เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับส่วนประกอบกังหันการบินและอวกาศและวาล์วไอน้ำแรงดันสูง

กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับการใช้ผง

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดของการหุ้มด้วยเลเซอร์และลดการสูญเสียวัสดุ ผู้ปฏิบัติงานจะต้องมุ่งเน้นไปที่ "ประสิทธิภาพในการกักเก็บ" ซึ่งเป็นอัตราส่วนของผงที่รวมเข้ากับบ่อหลอมเหลวได้สำเร็จเทียบกับปริมาณทั้งหมดที่พ่น ผงคุณภาพสูงรวมกับการจัดตำแหน่งหัวฉีดที่แม่นยำสามารถลด "การพ่นมากเกินไป" ซึ่งนำไปสู่ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นได้อย่างมาก นอกจากนี้ การจัดเก็บและการจัดการผงเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการปนเปื้อนและการดูดซับความชื้น ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกตัวของไฮโดรเจนหรือความพรุนของก๊าซในชั้นที่หุ้มเสร็จแล้ว

• อุ่นผงหรือพื้นผิวล่วงหน้าเพื่อลดการไล่ระดับความร้อนและป้องกันการแตกร้าวในวัสดุคาร์บอนสูง
• การใช้ผง "เซอร์เม็ท" แบบพิเศษ (เซรามิก-เมทัลลิก) เพื่อรวมความเหนียวของเมทริกซ์โลหะเข้ากับความแข็งของอนุภาคเซรามิก
• การสอบเทียบเครื่องป้อนผงเป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการป้อนคงที่ (กรัม/นาที) เพื่อผลลัพธ์ที่สามารถทำซ้ำได้ในชุดงานจำนวนมาก
• การใช้การอบแห้งแบบสุญญากาศสำหรับผงที่สัมผัสกับความชื้น ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการขจัดข้อบกพร่องที่เกิดจากไอน้ำ

ด้วยการทำความเข้าใจการทำงานร่วมกันระหว่างผงเคมี สัณฐานวิทยา และพารามิเตอร์ของเลเซอร์ ผู้ผลิตสามารถบรรลุคุณสมบัติพื้นผิวที่เหนือกว่า ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ ไม่ว่าจะเป็นการผลิตแบบเติมเนื้อของชิ้นส่วนใหม่หรือการซ่อมแซมเครื่องจักรราคาแพง การเลือกใช้ผงเคลือบด้วยเลเซอร์ยังคงเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลมากที่สุดต่อความทนทานและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย