Fig. 1. Procesul de sudare cu laser.
Detalii privind echipamentul utilizat la fabricarea tablă de oțel în condiții de uzură mecanică și sarcini constante de șoc grele trebuie să reziste la temperaturi înalte în medii corozive.
Metoda de aplicare a acoperirilor de ranforsare compozite sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în industria oțelului, cu matrice metalică (MMK). Cu toate acestea suprafață conectate mecanic au o rezistență relativ scăzută și necesită pulverizare ulterioară de metal termic, care limitează utilizarea lor în medii cu sarcini mari de șoc.
Fig. 2. Aparate pentru compania de sudare cu laser Tata Steel Strip Products Marea Britanie
Deoarece instalarea sistemului de sudare cu laser în procesul Port Talbot a fost rafinat. Un mare număr de aliaje pe bază de nichel, cobalt și fier au fost testate pentru microstructuri performanță, proprietăți mecanice, uzură și rezistență la coroziune. Procesul de dezvoltare detaliată a permis proprietăți maxime de acoperire adaptate la forma de realizare specifică a utilizării structurilor metalice.
Primele rezultate ale testelor pilot au fost foarte încurajatoare: piesele cu sudura cu laser a avut o uzură și coroziune caracteristici unice. În consecință, sa decis să dezvolte o mașină de înaltă performanță.
Sudura cu laser asigură avantaje considerabile
procedeu de placare cu laser - o metodă de aplicare a unui strat de carbură, care este utilizat pentru a îmbunătăți caracteristicile de rezistență la uzură, rezistență la impact și coroziune a pieselor metalice. Procesul se bazează pe o radiație laser focalizat, ceea ce este necesar pentru a crea un bazin de sudură, în care o pulbere metalică. Pulberea a fost transferată într-un jet de gaz protector inert, și este furnizat coaxial cu fasciculul laser.
Fig. 3. Cap de suprafață Precitec YC52 duză coaxial.
Precizia fasciculului laser garanteaza un strat dens acoperita complet cu diluare minimă mai mică de 5% și cu aderență excelentă metalurgice. Este posibil să se aplice mai multe straturi de acoperire, care pot furniza rezistență la mecanismele de eșec detaliu.
Fig. 4 fotomicrografie placare cu laser care ilustrează un strat tipic de carbură de tungsten pe matritseNiCrSiB.
Unul dintre principalele avantaje asociate cu sudura cu laser, este posibilitatea unui control precis al căldurii de intrare. Aceasta permite structura în două faze de compozite cu matrice metalică.
Matrix - de obicei, un aliaj pe bază de nichel pe, oferă duritate, ductilitate si rezistenta la impact, rezistenta la uzura si la temperaturi ridicate.
solide puternice - tungsten, de obicei, din carbură, dar poate fi, de asemenea, utilizat nitrură / carbură de titan, carbură de crom și altele.
reglare fină a alimentării cu căldură permite rafted complet matrice la suprafața substratului. Care particulele ceramice nu sunt topite și sunt distribuite uniform în întreaga matrice (fig. 4), oferind o acoperire cu rezistență ridicată la uzură și rezistență la impact. Raportul dintre faza solidă și matricea poate fi modificată în conformitate cu condițiile de funcționare, adică. E. Cu cât mai mare proporția de fază solidă, cu atât rezistența la uzură și mai mică a raportului în fază solidă, cu atât rezistența la impact.
Alte avantaje ale acestui proces se numără:
- care furnizează o cantitate minimă de căldură, asigurând astfel o rată ridicată de răcire, microstructura este deformarea granulată și minimă foarte fine;
- capacitatea de a produce o compoziție chimică dorită a acoperirii în primul strat, datorită diluției minime;
- posibilitate de obținere a acoperirilor din aliaj dur, cu tratament de suprafață de înaltă calitate (instalare fără prelucrare utilizarea clamelor pentru acoperire și);
- adeziunea metalurgică completă la substrat, spre deosebire de toate celelalte procese de depunere cu hrană redusă de căldură (HVOF -. pulverizare cu flacără de mare viteză, pulverizare la rece, D-Gun et al).
depunere laser de calitate depinde de un număr mare de opțiuni, dar cel mai important, care este debitul masic al pulberii. După specificarea diametrului optim a spotului laser, viteza de sudare și de puterea laserului, debitul masic al pulberii poate fi utilizată pentru a controla grosimea acoperirii, duritatea și lichefierea, așa cum se arată în Fig. 5. în cazul în care creșterea producției de pudră asigură un control eficient al lichefiere.
Fig. secțiuni transversale 5 aliaj NiCrWMo, ilustrând dizolvarea ca o funcție a debitului masic de pulbere; fotografie făcută cu un microscop optic la o mărire considerabilă, ilustrează în detaliu structura dendritică; SEM fotografie la o mărire care arată foarte clar structura dendritică celulară a aliajului.
După determinarea parametrilor optimi pentru o singură trecere cordonului de sudură depus pe placă, raportul de masă al pătratului obținute prin porțiuni suprapuse. Dimensiunea chiasm determină grosimea acoperirii, care poate varia 0.3-3.0 mm pe trecere, Fig. 6.
Fig. 6 secțiuni transversale de acoperire de sudare cu laser obținute prin suprapunerea porțiuni.
Pentru a demonstra și de a determina beneficiile potențiale ale sudarea cu laser, în comparație cu tehnicile tradiționale hardfacing au fost produse mai multe probe, obținute cu ajutorul laserului și sudare cu arc electric. De asemenea, de la Universitatea din Sheffield, Marea Britanie, compania «Tata Steel RDT» efectuat teste asupra rezistenței la uzură. Rezultatele testelor efectuate pe durabilitate la temperaturi joase și înalte și sunt prezentate în Fig. 7 și 8, respectiv.
Fig. 7 test de alunecare de uzură la laser, depunere temperatura camerei de carbură de tungsten și aliaje din oțel laminat ridicat de carbon. microfotografie de linie care arată „urme de uzură“ format în timpul testului. Carbură de tungsten format urme slabe de uzură.
După cum se vede în figuri, procesul de placare cu laser pot îmbunătăți considerabil caracteristicile de uzură atunci când se utilizează materiale și tehnici standard pentru hardfacing.
Fig. 9. Diferite tipuri de duze: un inel coaxial; cu patru orificii de duze (cablu separat, coaxial); excentric
Echipament de depunere laser
Masini si echipament de sudare cu laser a «Tata Steel» operează cu o diodă laser «laser linii», cablu de fibra optica conectat la cap pentru «Precitec YC52» pulverizare și alimentator de pulbere «metalizare», gestionat fluxul de masă. Controlul sistemului se realizează robotul «Fanuc» axa suplimentară a șaptea pentru rotirea pieselor cilindrice cu o greutate de până la 6 tone și o lungime de 3,5 m.
Mașina funcționează prin intermediul om-mașină ecran tactil de interfață. Sistemul poate funcționa în mod independent, în care robotul realizează programarea automată. Senzorii care măsoară distanța poate determina dimensiunile parte, poziția de start și sfârșitul tratamentului, iar distanța până la capul laser. proces modern nu are nevoie de un nivel ridicat de pregătire. Controlul detaliat asigură un curs stabil al procesului, în timp ce oprire automată și funcția inversă pentru a preveni deteriorarea aparatului, în cazul unei defecțiuni neașteptate. Selectarea de duze pentru alimentarea pulberii poate produce în mod eficient și eficient pulverizare la diferite modele. Pentru prelucrarea mai precisă cu ajutorul unui inel coaxial; cu patru orificii de duze (cablu separat, coaxial) permite suprafață în toate pozițiile; Duză excentric utilizat în cazurile în care este necesar pentru a asigura stabilitatea procesului, adică, exploatarea fasciculului laser timp de câteva ore.
Dr. Nick Longfield (Tata Steel),
Dl Sam Leicester (Tata Steel / Universitatea Swansea)
Dl Dzhastin Griffits (Tata Steel),
Dl John Coker (Laser Trader),
Dl Gary Broadhead (Laser Lines)
Pe parteneriate și achiziționarea tehnologiei compania Precitec, vă rugăm să contactați reprezentantul oficial al companiei în România și CSI -
Centrul de Competenta Industrial Automation Systems ( "SPA CC" SRL)
Vom fi bucuroși să vă ajute!