Mucizevi Yüksek Hızlı Laser Kaplama Teknolojisi: Yüzey Mühendisliği Alamında Bir İlerleme

Giriş: Neden Yüzey Mühendisliği Önemli

Uzay, petrokimya ve deniz mühendisliği gibi talep edici endüstrilerde bileşen başarısızlıklarının %80’inden fazlası yüzey aşınması ve korozyona bağlıdır . Bu başarısızlıklar, ekipmanların hizmet ömrünü azalttığı gibi önemli operational maliyetler de yaratır.

Bu sorunlara karşı, elektroplating, termal püskürtme, buhar birleştirme ve lazer kaplama gibi çeşitli yüzey mühendisliği teknikleri yaygın olarak uygulanmıştır. Onlar arasında, Extreme High-Speed Laser Cladding (EHLA) etkinlik, hassasiyet ve çevreye dostluk açısından öne çıkmaktadır.

EHLA nedir?

EHLA, geleneksel lazer kaplama teknolojisinin bir ilerlemesidir. Yüksek güçli bir lazer ve koaksial toz besleme sistemi kullanır ve alt tabaka üzerindeki kaplama malzemesini önceden eritir , yataylaştırmayı artırmaya ve termal yükü ile dilüsyonu azaltmaya olanak tanır.

EHLA'nın Avantajları

• Oluşma hızı : En fazla 500 cm²/dk, geleneksel yöntemden 10 kat daha hızlı lazer Kaplama

• Yüzey kalitesi : Ra < 10 μm, Apósüre maliyetleri büyük ölçüde azaltılır

• Düşük dilme oranı : <4%, kaplama malzemesinin performansını korur

• İnce mikro yapısı : Daha hızlı soğutma, inceltilmiş dendritik kristaller üretir

• Az Isı Girişi : İnce duvarlı ve büyük boyutlu bileşenler için ideal

Ekipman Geliştirme: Kavramdan Endüstriyelleştirmeye

EHLA, Almanya'nın Fraunhofer Enstitüsü tarafından geliştirildi ve daha sonra ACunity ve TRUMPF gibi şirketler tarafından ticari hale getirildi.

Çin'de, hızlı ilerleme, yüksek güçli kaplama sistemlerine ve optimize edilmiş toz besleme başlıklarına yol açtı, bu da endüstriyel kullanımlar için saatte 6 m²'ye kadar kaplama verimliliği sağladı.

Kaplamaların Malzeme Araştırmaları: İlerleme Durumu

EHLA, çeşitli kaplama malzemeleriyle uyumludur. Araştırma ana olarak şu alanlarda odaklanmaktadır:

1. Geleneksel Alüminyum Sistemleri

• Demir tabanlı alaşım : Maliyet etkili, iyi aşınma/korozyon dayanımı.
  Çalışmalar önemli bir şekilde kristalitlik azalması ve özellik iyileşmesi göstermektedir.

• Kobalt tabanlı alaşım : Mükemmel yüksek-sıcaklık aşınma direnci.
  EHLA kullanılarak elde edilen ince mikro yapısı, hidro türbinleri ve kalıplar için potansiyel gösteriyor.

• Nikel tabanlı alaşım : Üstün korozyon ve oksidasyon direnci.
  Yüksek sıcaklık kararlılığı esas olan biyokütle boylardaki uygulamalar için ideal.

2. Yeni Nesil İleri Kaplama Teknolojileri

• Amorf alaşları : EHLA, %90'dan fazla amorf faz sağlar ve önceki çatlaklık ve kırılma sorunlarını çözer.

• Yüksek-entropi alaşları : İyileştirilmiş hizmet ömrü, ince çekirdeklerle ve yüksek tarama hızlarında kararlı faz oluşumuyla.

• Seramik ve kompozit kaplamalar : WC, TiC veya CNT'larla takviye edilerek aşınma ve korozyon ortamları için tasarlanmıştır.

Endüstriyel Uygulamalar

EHLA kaplamaları başarıyla uygulanmıştır:

• Petrol sahası emici çubuk birleşimleri

• Kömür madenciliği hidrolik destekler

• Kalıp ve rulo koruması

• Ketle boru korozyon koruması

Şirketler gibi Sinopec , Çin Kömür Teknolojisi , Ve Yankuang Grubu zaten EHLA'yı üretime entegre etmiştir.

Zorluklar ve Gelecek Yönleri

Hızlı ilerlemeler rağmen, EHLA hala teknik zorluklarla karşı karşıya:

1. Özel toz sistemlerine sahip olma eksikliği : Çoğu malzeme termal sıvı alaşımından uyarlanmıştır.

2. Standartlaştırma : Uygulama özgü standartlar ve performans kriterleri için acil bir gereksinim vardır.

3. Hibrit işleme : EHLA'yı ultra ses, elektromanyetik veya mekanik sonrakı işleme ile birleştirme, kaplama kalitesini geliştirmek için umut verici bir potansiyele sahiptir.

Sonuç

Mükemmel Kaplama Hızlı Laser Birleştirme (EHLA), yüzey mühendisliği alanında bir devrim yaratıyor. Üstün kaplama kalitesi, yüksek verimlilik ve çevreye daha dostane işlemleme ile EHLA, sert krom kaplama gibi geleneksel teknolojilerin yerini almak için güçlü bir aday olarak duruyor. Malzeme sistemleri ve ekipman olgunlaştıkça, zor koşullarda güvenilirlik gereken endüstrilerde EHLA'nın kabulü daha da artacak.