Extreme High-Speed Laser Cladding Technologie: Een Doorbraak in Oppervlakteverwerking

Inleiding: Waarom Oppervlakteverwerking Belangrijk Is

In eisenrijke industrieën zoals luchtvaart, petrochemie en mariene techniek meer dan 80% van de onderdelenfouten worden veroorzaakt door oppervlakteverslijting en corrosie . Deze fouten verminderen niet alleen de dienstleven van apparatuur, maar veroorzaken ook aanzienlijke operationele kosten.

Om deze problemen te bestrijden, zijn verschillende oppervlaktebewerkingsmethodes zoals elektroplating, thermisch spuiten, vapor deposition en lasercladding breed toegepast. Daaronder staat Extreme High-Speed Laser Cladding (EHLA) uit voor zijn efficiëntie, precisie en milieuvriendelijkheid.

Wat is EHLA?

EHLA is een verbetering ten opzichte van traditioneel lasercladding. Het maakt gebruik van een hoogvermogende laser en een coaxiale poedervoorzieningssysteem om het coatingmateriaal boven het substraat voor te smelten , wat de depositiesnelheid aanzienlijk verhoogt terwijl de thermische belasting en verdunning worden verminderd.

Voordelen van EHLA

• Afstellingssnelheid : Tot 500 cm²/min, meer dan 10x sneller dan traditioneel laser Cladding

• Oppervlakkegehalte : Ra < 10 μm, drastisch de nakosten verminderend

• Lage verdunningsgraad : <4%, behoudt de prestaties van het coatingmateriaal

• Fijn kristalstructuur : Snellere afkoeling produceert verfijnde dendritische kristallen

• Minimaal hitte invoer : Ideaal voor dunwandige en grote onderdelen

Apparatuurontwikkeling: Van Concept tot Industrialisatie

EHLA is ontwikkeld door het Duitse Fraunhofer Instituut en later gecommercialiseerd door bedrijven zoals ACunity en TRUMPF.

In China heeft snel vooruitgang geleid tot hoogwaardige cladding systemen en geoptimaliseerde poeder voedingskoppen, wat mogelijk maakt tot 6 m²/h cladding efficiëntie voor industriële toepassing.

Coating Materialen: Onderzoeksvoortgang

EHLA is compatibel met een verscheidenheid aan coating materialen. Het onderzoek concentreert zich voornamelijk op:

1. Traditionele legeringen

• IJzerbasislegeringen : Kosteneffectief, goede slijtage/corrosiebestendigheid.
  Studies tonen significante korstverfijning en eigenschapsverbetering aan.

• Cobaltbasislegeringen : Uitstekende slijtagebestendigheid bij hoge temperaturen.
  Fijne microstructuur behaald met EHLA toont potentieel voor hydro-turbines en vormen.

• Nikkelgebaseerde legeringen : Uitzonderlijke corrosie- en oxidatiebestendigheid.
  Ideaal voor toepassingen in biomassa-ovens, waar hoge temperatuurstabiliteit essentieel is.

2. Opkomende geavanceerde coating

• Amorfe legeringen : EHLA stelt >90% amorf fase mogelijk, wat eerdere problemen met broosheid en scheuren oplost.

• High-entropy legeringen : Verbeterde dienstleven met verfijnde korrels en stabiele fasevorming bij hoge scanningsnelheden.

• Ceramische en compositcoating : Versterkt met WC, TiC of CNT's voor extreme slijtage- en corrosieomgevingen.

Industriële Toepassingen

EHLA-coating is succesvol toegepast op:

• Couplings van olveldzuigers

• Hydraulische steunen in steenkoolmijnbouw

• Mold- en rollerbescherming

• Corrosiebescherming voor ketelbuizen

Bedrijven zoals Sinopec , China Coal Technology , en Yankuang Group hebben EHLA al in de productie geïntegreerd.

Uitdagingen en Toekomstige Richtingen

Ondanks snelle vooruitgang staat EHLA nog steeds voor technische uitdagingen:

1. Gebruik van niet-ingerichte poedersystemen : De meeste materialen zijn aangepast van thermische spuitlegeringen.

2. Standardisatie : Er bestaat een dringende behoefte aan toepassingsgebonden standaarden en prestatiebenchmarks.

3. Hybride verwerking : Het combineren van EHLA met ultrageluid, elektromagnetische of mechanische nawerking toont belofte voor het verbeteren van de kwaliteit van de coating.

Conclusie

Extreme High-Speed Laser Cladding revolutioneert het gebied van oppervlaktebewerking. Met een superieure coatingkwaliteit, hoge efficiëntie en milieuvriendelijke verwerking staat EHLA als een sterke kandidaat om conventionele technologieën zoals hard chrome plating te vervangen. Terwijl materialensystemen en uitrusting volwassen worden, zal EHLA bredere aanvaarding krijgen in industrieën waar betrouwbaarheid onder extreme omstandigheden cruciaal is.