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Sistema di rivestimento laser su piattaforma multi‑asse
Panoramica della tecnologia di rivestimento laser
La ricopertura laser è un processo avanzato di produzione additiva e rinforzo superficiale per metalli. Un laser a fibra ad alta energia fonde sia la polvere metallica sia il sottile strato superficiale del substrato del pezzo in lavorazione. Dopo un raffreddamento rapido, si forma un rivestimento di ricopertura ad alte prestazioni legato metallurgicamente. Tale processo consente il rinforzo superficiale e il ripristino dimensionale di componenti usurati, migliorandone la resistenza all’usura, alla corrosione, alle alte temperature e all’ossidazione. Rispetto ai processi convenzionali come la galvanoplastica e la saldatura d’overlay, esso presenta un basso apporto termico, una minima deformazione del substrato e un’elevata resistenza di legame del rivestimento, con ridotto quantitativo di materiale da asportare in fase di finitura meccanica. Costituisce una soluzione ecocompatibile di rimanifatturazione per le industrie mineraria, energetica, petrolchimica, navale e metallurgica, impiegata nella rimanifatturazione di parti, nella riparazione di stampi e nel rinforzo di alberi e rulli.
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Configurazione principale degli impianti
| Sottosistema | Nome componente | Descrizione della configurazione |
|---|---|---|
| Unità generatrice laser | Laser a fibra | laser a fibra da 3000 W; lunghezza d’onda 1080±10 nm; regolazione della potenza 10‑100%; diametro del nucleo della fibra 600 μm, lunghezza della fibra 20 m, interfaccia LOE; potenza in uscita stabile sia a breve che a lungo termine |
| Unità di elaborazione ottica | Testa per Rivestimento Laser | Testa di rivestimento con alimentazione polveri coassiale, potenza massima sopportabile 4 kW; collimazione 100 mm, lunghezza focale 250 mm; intervallo di regolazione per collimazione e messa a fuoco 0‑20 mm; dimensione di convergenza della polvere ≤2,5 mm, interfaccia fibra LOE |
| Unità di alimentazione polveri | Alimentatore polveri a doppio serbatoio | alimentazione elettrica 220 VCA; dimensione delle particelle di polvere applicabile 20‑200 μm; velocità di rotazione continua 0‑20 giri/min; accuratezza di ripetibilità dell’alimentazione polveri ＜±2%; controllo PLC indipendente; azoto / argon come gas di trasporto e di protezione |
| Unità di raffreddamento | Caldaia acqua industriale | Potenza nominale 2,71 kW; accuratezza del controllo della temperatura ±0,5 °C; capacità del serbatoio dell’acqua 16 L; raffreddamento a circolazione per laser e testa di rivestimento |
| Unità di controllo | Sistema di controllo integrato | Controllo industriale basato su PLC per l’interblocco di laser, alimentatore di polvere e circuito del gas; interfacciamento dei segnali con piattaforma esterna di movimento multiasse; memorizzazione dei parametri di processo e monitoraggio dello stato di allarme |
| Kit accessori | Kit di ricambi | Lenti protettive, occhiali di sicurezza per laser, tubazioni complete gas-acqua e connettori |
Specifiche prestazionali dell’attrezzatura
| Voce | Specifiche |
|---|---|
| Modello | Sistema di rivestimento laser su piattaforma multi‑asse |
| Processo | Rivestimento laser (indurimento laser espandibile) |
| Potenza nominale di uscita del laser | 3000 W |
| Lunghezza d'onda del laser | 1080±10 nm |
| Meccanismo di Movimento | Interfacciato con la piattaforma multiasse già esistente del cliente (collegamento 3–5 assi) |
| Portata di alimentazione della polvere | 1–150 g/min |
| Precisione di ripetibilità dell’alimentazione della polvere | ＜±2% |
| Granulometria della polvere applicabile | 20‑200 μm |
| Alimentazione elettrica totale | 380 V trifase, 50 Hz, 60 A |
| Modalità di raffreddamento | Raffreddamento ad acqua circolante |
| Gas di schermatura / di trasporto | Argon, azoto, pressione di alimentazione ≥0,5 MPa |
| Potenza massima sopportabile dalla testa di rivestimento | 4 KW |
| Dimensione del punto di convergenza della polvere | ≤2,5 mm |
| Protocollo di comunicazione | EtherCAT / Modbus supportati per il collegamento a sistemi esterni di movimentazione |
| Materiali in polvere applicabili | Polveri di lega a base di ferro, a base di nichel, a base di cobalto e a base di rame |
Funzionamento e manutenzione
Specifiche Operative
- Requisiti ambientali in loco : Posizionare l’unità laser in una stanza indipendente con aria condizionata. Nell’officina deve essere disponibile un’alimentazione gassosa stabile con pressione ≥0,5 MPa. Nella zona di lavoro devono essere installati barriere di sicurezza per laser e occhiali protettivi. Il collegamento a terra dell’apparecchiatura deve essere affidabile e conforme alle norme elettriche.
- Normative sulla sicurezza dei laser : Si tratta di un dispositivo laser di classe 4. Non guardare mai direttamente né indirettamente il fascio laser. Non smontare gli elementi di protezione della testa di rivestimento durante il funzionamento. Gli operatori devono indossare occhiali protettivi per laser compatibili con la lunghezza d’onda.
- Gestione di polveri e gas : Evitare la dispersione di polvere metallica; indossare dispositivi di protezione antipolvere durante le operazioni. Ispezionare regolarmente le tubazioni dei gas inerti (argon / azoto) per individuare eventuali perdite. Smaltire la polvere di scarto come rifiuto industriale pericoloso, nel rispetto delle normative vigenti.
- Sequenza di avvio e processo di lavorazione : Accendere prima il refrigeratore ad acqua e verificare che la temperatura dell'acqua rientri nell'intervallo di processo. Controllare la pressione nel circuito del gas e il livello del materiale nel dosatore di polvere. Verificare la comunicazione con la piattaforma esterna di movimento multiasse. Attivare il gas di protezione prima dell'emissione del laser. Al termine del lavoro, spegnere prima il laser, mantenere l'erogazione del gas per il periodo di ritardo previsto, quindi spegnere sequenzialmente ogni unità.
- Note di Procedura : Eseguire una prova di rivestimento su un campione di prova prima della produzione ufficiale, per verificare lo stato della pozza fusa e la stabilità dell'alimentazione della polvere. Rispondere tempestivamente agli allarmi del sistema; attivare l'arresto di emergenza in caso di condizioni anomale e risolvere il problema prima di riprendere la produzione.
Manutenzione preventiva
- Manutenzione dei componenti ottici : Non toccare mai la lente protettiva o la lente di collimazione con le mani nude. Ispezionare periodicamente le lenti protettive e sostituire tempestivamente quelle bruciate o contaminate. Le lenti e le ugelli della testa di rivestimento sono componenti di consumo; pulire regolarmente gli schizzi di polvere. Personale non qualificato non deve smontare parti ottiche interne della testa di rivestimento.
- Manutenzione del sistema di alimentazione della polvere : Pulire la polvere residua all'interno dei serbatoi e delle tubazioni dopo ogni lotto per prevenire l'indurimento e l'ostruzione causati dall'umidità. Calibrare periodicamente la velocità di rotazione e la portata di alimentazione della polvere per garantire la precisione dell'alimentazione.
- Manutenzione del refrigeratore ad acqua : Ispezionare regolarmente il livello e la qualità dell'acqua di raffreddamento; sostituire l'acqua di raffreddamento e pulire i filtri secondo il programma stabilito. Controllare i giunti del circuito idraulico per individuare eventuali perdite, al fine di assicurare un'adeguata dissipazione termica per il laser e la testa di rivestimento.
- Manutenzione del sistema elettrico e dei gas : Ispezionare i giunti delle tubazioni del gas e le valvole elettromagnetiche per rilevare eventuali perdite d'aria; controllare i terminali per verificare connessioni allentate. Tenere registri operativi e registrazioni degli allarmi per facilitare la diagnosi dei guasti.
- Ricambi e assistenza post-vendita : Tenere a magazzino materiali di consumo quali lenti protettive, ugelli di alimentazione della polvere e guarnizioni di tenuta. Contattare gli ingegneri del produttore in caso di guasti del sistema di controllo o della sorgente laser; non è consigliato procedere a smontaggi autonomi da parte dell'utente.
