Peranan Kritikal Morfologi Serbuk dalam Pelapisan Laser
Dalam proses pelapisan laser, ciri fizikal serbuk adalah sama pentingnya dengan komposisi kimianya. Untuk ikatan metalurgi yang berjaya dan lapisan seragam, serbuk mesti menunjukkan kebolehliran yang sangat baik dan taburan saiz zarah yang konsisten. Serbuk sfera, biasanya dihasilkan melalui pengabusan gas, lebih disukai kerana ia meminimumkan geseran dalaman dalam sistem penyuap. Ini memastikan kadar aliran jisim yang stabil ke dalam kolam cair laser, menghalang turun naik yang boleh membawa kepada ketebalan tidak sekata atau "manik" trek berpakaian. Apabila zarah tidak teratur atau bergerigi, ia cenderung untuk menyumbat muncung penghantaran dan menyebabkan pergolakan dalam gas pelindung, yang akhirnya memperkenalkan keliangan dan mengurangkan ketumpatan keseluruhan salutan pelindung.
Pengagihan saiz zarah (PSD) juga memainkan peranan penting dalam penyerapan tenaga. Biasanya, serbuk salutan laser dikategorikan dalam julat 45 hingga 150 mikrometer. Zarah yang lebih halus mungkin cair terlalu cepat atau diterbangkan oleh aliran gas sebelum mencapai substrat, manakala zarah yang terlalu kasar mungkin tidak cair sepenuhnya, membawa kepada "kemasukan tidak cair" yang bertindak sebagai penumpu tekanan. Mencapai keseimbangan sempurna dalam morfologi memastikan tenaga laser diagihkan secara sama rata, menghasilkan kemasan permukaan licin yang memerlukan pemesinan pasca proses yang minimum.
Sistem Aloi Biasa dan Aplikasi Perindustriannya
Memilih bahan kimia yang betul ialah langkah pertama dalam menyesuaikan komponen untuk cabaran alam sekitar tertentu seperti haba melampau, lelasan atau serangan kimia. Serbuk pelapisan laser secara amnya dikelompokkan kepada empat keluarga utama: komposit berasaskan besi, berasaskan nikel, berasaskan kobalt dan karbida. Setiap sistem menawarkan kelebihan berbeza bergantung pada keserasian substrat dan metrik prestasi yang diingini bagi bahagian akhir.
| Kategori Serbuk | Ciri-ciri Utama | Aplikasi Biasa |
| Berasaskan Besi | Kos efektif, rintangan haus yang baik | Silinder hidraulik, aci |
| Berasaskan Nikel | Rintangan kakisan & haba yang sangat baik | Injap, tiub dandang, bahagian marin |
| Berasaskan Kobalt (Stellit) | Kekerasan suhu tinggi, rintangan pedih | Bilah turbin, injap enjin |
| Tungsten Carbide (WC) | Kekerasan yang melampau dan perlindungan hakisan | Latihan perlombongan, alat minyak & gas |
Serbuk Berasaskan Besi untuk Pemulihan Ekonomi
Serbuk berasaskan besi adalah tenaga kerja industri pembuatan semula. Ia sering digunakan untuk memulihkan dimensi haus pada komponen keluli karbon. Oleh kerana pekali pengembangan haba mereka adalah serupa dengan kebanyakan keluli industri, risiko delaminasi atau retak pada antara muka adalah jauh lebih rendah berbanding aloi eksotik. Serbuk ini selalunya dialoi dengan kromium dan silikon untuk memberikan rintangan pengoksidaan asas dan kecairan yang lebih baik semasa fasa lebur.
Aloi Nikel dan Kobalt untuk Persekitaran Yang Keras
Untuk komponen yang beroperasi dalam persekitaran kimia yang agresif atau pada suhu melebihi 600°C, serbuk berasaskan nikel dan kobalt adalah penting. Aloi berasaskan nikel seperti Inconel 625 memberikan penghalang yang teguh terhadap kakisan pitting dan celah. Aloi berasaskan kobalt, sering dirujuk sebagai bahan jenis Stellite, mengekalkan kekerasannya walaupun pada haba merah, menjadikannya standard industri untuk komponen turbin aeroangkasa dan injap stim tekanan tinggi.
Strategi Pengoptimuman untuk Penggunaan Serbuk
Untuk memaksimumkan kecekapan pelapisan laser dan mengurangkan sisa bahan, pengendali mesti menumpukan pada "kecekapan tadahan"—nisbah serbuk yang berjaya dimasukkan ke dalam kolam cair berbanding jumlah keseluruhan yang disembur. Serbuk berkualiti tinggi digabungkan dengan penjajaran muncung yang tepat boleh mengurangkan "overspray" dengan ketara yang membawa kepada peningkatan kos. Tambahan pula, penyimpanan dan pengendalian serbuk ini adalah penting untuk mengelakkan pencemaran dan penyerapan lembapan, yang boleh membawa kepada pereputan hidrogen atau keliangan gas dalam lapisan berpakaian siap.
- Pra-panaskan serbuk atau substrat untuk mengurangkan kecerunan terma dan mengelakkan keretakan dalam bahan karbon tinggi.
- Menggunakan serbuk "cermet" khusus (seramik-logam) untuk menggabungkan keliatan matriks logam dengan kekerasan zarah seramik.
- Penentukuran tetap penyuap serbuk untuk memastikan kadar suapan malar (g/min) untuk hasil yang boleh berulang merentasi kumpulan besar.
- Melaksanakan pengeringan vakum untuk serbuk yang telah terdedah kepada kelembapan, memastikan penghapusan kecacatan yang disebabkan oleh wap.
Dengan memahami interaksi antara kimia serbuk, morfologi dan parameter laser, pengeluar boleh mencapai sifat permukaan unggul yang memanjangkan hayat perkhidmatan infrastruktur kritikal. Sama ada untuk pembuatan tambahan bagi bahagian baharu atau pembaikan jentera mahal, pilihan serbuk pelapisan laser kekal sebagai faktor paling berpengaruh dalam ketahanan dan kualiti produk akhir.
