I. Características do revestimento a laser
1. Recursos técnicos
A característica mais importante do revestimento a laser é o calor concentrado, aquecimento rápido, resfriamento rápido e pequena zona afetada pelo calor. Possui características incomparáveis para a fusão entre diferentes materiais.
Este 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, revestimento, soldagem comum, etc.), podendo até produzir estruturas amorfas, especialmente no caso de lasers pulsados. .
Esta é a chamada razão para o revestimento a laser sem recozimento e deformação. Mas acredito que isso ocorre apenas na perspectiva macro de toda a peça de trabalho. Ao realizar uma análise microscópica da camada de revestimento e da zona afetada pelo calor, você verá outra cena.
2. Recursos do equipamento
Atualmente, existem dois tipos de máquinas utilizadas em revestimento a laser na China: lasers de CO2 e lasers YAG. O primeiro possui saída contínua com potência de revestimento geralmente acima de 3KW, enquanto o laser YAG possui saída pulsada, geralmente em torno de 600W.
Para equipamentos, é difícil para os usuários em geral entenderem completamente e depende 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 durabilidade do equipamento geralmente ficam atrás dos equivalentes estrangeiros.
Portanto, as máquinas de revestimento a laser são geralmente usadas em campos especiais e é difícil ser econômica em campos de fabricação e manutenção industrial em geral.
3. Recursos do processo
(1) Tratamento preliminar
Para o revestimento a laser, geralmente é necessário apenas polir a peça, remover óleo e ferrugem, remover a camada de fadiga, etc., o que é relativamente simples.
(2) Alimentação em pó
Os lasers de CO2 têm maior potência e normalmente usam argônio para alimentação de pó; Os lasers YAG têm menor potência e normalmente usam um método natural de queda de pó.
Esses dois métodos formam basicamente uma poça de fusão na posição horizontal durante o revestimento. Se a inclinação for um pouco maior, o pó não poderá ser distribuído normalmente, limitando o uso de lasers, principalmente lasers YAG.
(3) Do ponto de vista do estado de formação da poça fundida
Devido à alta precisão de controle do laser, potência de saída constante e nenhum contato de arco, o tamanho e a profundidade da poça fundida são consistentes.
(4) Aquecimento e resfriamento rápidos
Isto afeta a uniformidade da formação da fase metálica e também é prejudicial à remoção da escória de exaustão. Esta também é uma razão importante para a formação de poros e dureza irregular no revestimento a laser, especialmente no caso dos lasers YAG, que são mais severos.
(5) Seleção de materiais
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 autofusíveis à base de níquel, e o revestimento com carbonetos e óxidos é mais difícil.
II. Características do revestimento de plasma de microfeixe
1. Recursos técnicos
O feixe de plasma usado na máquina de revestimento de plasma por microfeixe é um arco de ionização, que é mais concentrado do que a máquina de solda a arco, portanto, sua velocidade de aquecimento é mais rápida.
Para obter um feixe de plasma mais concentrado, abertura de alta taxa de compressão e baixa corrente são geralmente usadas para controlar que a temperatura base fique muito alta e evitar deformação de contra-explosão.
Claro, isso não pode ser comparado à velocidade de aquecimento de um laser YAG. Como o arco de plasma funciona continuamente, a máquina esfria de forma relativamente lenta, formando uma zona de transição mais profunda que o revestimento a laser. Isso resulta em melhor liberação de tensão para materiais de revestimento duro.
2. Recursos do equipamento
O equipamento de revestimento de plasma por microfeixe é desenvolvido com base em máquinas de soldagem DC.
Sua fonte de energia, pistola de pulverização, alimentador de pó e oscilador têm baixo limite 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 para 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 manualmente, tornando-a mais flexível e conveniente de usar. O custo das ferramentas auxiliares também é baixo.
3. Recursos do processo
(1) O tratamento preliminar é simples
Somente remoção de ferrugem, desengorduramento e remoção da camada de fadiga são necessários.
(2) Alimentação em Pó
O gás argônio é usado para alimentação de pó. Os requisitos de precisão de alimentação são baixos e é permitido um certo grau de inclinação. Isto permite a operação manual, adequada para reparos de metal.
(3) O plasma de microfeixe tem boa estabilidade
A estabilidade do plasma de microfeixe é boa e a formação da poça fundida é fácil de controlar. O material de enchimento e o corpo da máquina estão 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 muito 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 por plasma tem menos restrições na escolha do material, oferecendo uma seleção mais ampla e é mais fácil de sobrepor carbonetos e óxidos.
III. Vários problemas na sobreposição
1. Sobre o estresse de soldagem
Devemos estabelecer um conceito de que independentemente da terminologia utilizada (soldagem, revestimento, aspersão térmica, sobreposição, etc.), trata-se de fundição sobre substrato metálico sob aquecimento.
Portanto, o estresse ocorre inevitavelmente no processo desde o aquecimento até a fundição e depois até o resfriamento.
Além de materiais muito específicos, a influência mais significativa é geralmente a tensão de contração. Diferentes métodos de soldagem variam em métodos de aquecimento, velocidade, materiais de enchimento e algumas outras condições.
Portanto, minimizar o impacto desta tensão no substrato e na camada fundida é um aspecto importante que consideramos quando buscamos a qualidade da soldagem.
Acredito que o estresse de contração é inevitável. Portanto, a chave para resolver o problema de tensão de soldagem é o alívio de tensão. Em outras palavras, onde essa tensão de contração é aliviada e como a tensão é distribuída do substrato para a área de fundição é um problema que precisamos e podemos resolver.
2. Por que há menos deformação na soldagem a laser (sobreposição)?
As principais razões 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.
Esta 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 essa tensão de soldagem? É liberado principalmente para a área de fundição e área de transição. Portanto, surgem dois problemas:
Primeiro, a área de fundição está sujeita a rachaduras. Portanto, a sobreposição a laser requer alta ductilidade do material, como o pó à base de níquel.
Em segundo lugar, a zona de transição apresenta um grande estresse. Devido ao rápido aquecimento e resfriamento no processo de soldagem a laser, o tamanho da zona de transição é muito pequeno, causando concentração de tensões nesta área, o que afeta o efeito de ligação da soldagem a laser (sobreposição).
Principalmente quando há uma diferença significativa nas propriedades mecânicas entre o material de base e o material de soldagem, a tendência é mais severa, podendo até ocorrer delaminação. Isto requer atenção especial ao design do material e da espessura da camada de transição durante a sobreposição a laser.
3. Por que o revestimento de plasma (sobreposição de solda) não produz facilmente defeitos como rachaduras e poros?
Existem três razões 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 de gás, etc.
A estabilidade do arco plasma é melhor, não há consumo de eletrodo, o calor de saída é uniforme e é fácil de controlar.
Isto 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.
Em segundo lugar, 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.
Terceiro, o uso da proteção com gás argônio não requer vários aditivos e não há problemas como eliminação e oxidação de hidrogênio.
Portanto, o revestimento de plasma (sobreposição 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 alto cromo, etc.), adequado para a fabricação de placas, válvulas, rolos resistentes ao desgaste, etc.
4. Processabilidade do revestimento
Em relação ao revestimento a laser e ao revestimento a plasma, muitos pares publicaram diversos artigos, a maioria dos quais enfatizando as vantagens dos lasers, que também é o objetivo perseguido por todos.
Porém, a maioria é avaliada pelo método de análise metalográfica sob uma perspectiva microscópica.
Tudo tem dois lados e o revestimento a laser também tem suas desvantagens.
Existem 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 externas e internas do local, formação de organização desigual, distribuição desigual de tensões, escória de exaustão insuficiente, resultando em dureza irregular, fácil formação de poros e problemas de inclusão de escória, é difícil obter uma camada de revestimento perfeita de grande área, especialmente para laser YAG.
Portanto, o revestimento a laser deve ser particularmente cuidadoso desde a seleção do material até a operação.
Comparado com o laser, o revestimento de plasma fornece mais calor e a deformação do substrato é maior 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, baixo custo, bons benefícios, portanto, tem óbvio vantagens em grandes áreas, revestimento espesso.
