Επένδυση λέιζερ: Ορισμός, Διαδικασία, Πλεονεκτήματα, 5 Χρήσεις

Τι είναι η επένδυση με λέιζερ;

Η επένδυση αναφέρεται σε μια διαδικασία σύνδεσης δύο ανόμοιων μετάλλων μεταξύ τους. Η επένδυση με λέιζερ είναι μια τέτοια διαδικασία επένδυσης που χρησιμοποιείται για την εναπόθεση υλικού σε επιφάνειες με τη βοήθεια λέιζερ. Η διαδικασία ξεκινά με τη χρήση λέιζερ για να λιώσει ένα κονιοποιημένο ή ενσύρματο υλικό πρώτης ύλης για την επικάλυψη τμημάτων ενός υποστρώματος ή για την κατασκευή πρόσθετης κατασκευής τεχνολογία.

Περιεχόμενα

Лазерная наплавка запорной арматуры
Επένδυση επιφάνειας λέιζερ σε ένα υπόστρωμα. Πηγή εικόνας: ΠρώτοςЛазерная наплавка запорной арматурыCC BY-SA 4.0

Ποια είναι η διαδικασία της επένδυσης με λέιζερ;

Γενικά, η σκόνη που χρησιμοποιείται για επένδυση με λέιζερ έχει μεταλλική φύση. Αυτή η σκόνη εγχύεται στο σύστημα επένδυσης χρησιμοποιώντας είτε πλευρικά είτε ομοαξονικά ακροφύσια. Ο μεταλλικός ατμός σε σκόνη αλληλεπιδρά με τη δέσμη λέιζερ που έχει ως αποτέλεσμα τη σκόνη να λιώσει και να σχηματίσει α τήξη πισίνας. Αυτή η λιωμένη σκόνη αποτίθεται στη συνέχεια στο υπόστρωμα. Το υπόστρωμα μετακινείται στη συνέχεια για να στερεοποιήσει τη μεταλλική δεξαμενή και να δημιουργήσει ένα κομμάτι από στερεό μέταλλο. Το σύστημα CAD (Computer-aided Design) χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της κίνησης του υποστρώματος που εμφυτεύει στερεά υλικά σε ένα σύνολο κομματιών. Το απαιτούμενο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται τελικά μετά τη λήξη της τροχιάς. Αυτή είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική επένδυσης με λέιζερ.

Διαμορφώσεις ακροφυσίων επένδυσης λέιζερ
4 διαφορετικές παραλλαγές συστημάτων τροφοδοσίας μεταλλικής σκόνης. ! Σύστημα σύρματος, 2. Σύστημα πλευρικού ακροφυσίου, 3. Σύστημα ακτινικού ακροφυσίου, 4. σύστημα κωνικού ακροφυσίου. Πηγή εικόνας: ΥλικόgeezaΔιαμορφώσεις ακροφυσίων επένδυσης λέιζερCC BY-SA 3.0

Σε ορισμένα συστήματα, το σύστημα ακροφυσίων ή λέιζερ αφήνεται να κινηθεί ενώ το υπόστρωμα παραμένει ακίνητο κατά την παραγωγή στερεοποιημένων διαδρομών.

επένδυση με λέιζερ
Ένα σχηματικό διάγραμμα ενός συστήματος μεταλλικής επένδυσης με λέιζερ. Πηγή εικόνας: ΥλικόgeezaΡύθμιση συστήματος επένδυσης λέιζερCC BY-SA 3.0

Ποιες είναι οι χρήσεις της επένδυσης λέιζερ;

Η επένδυση με λέιζερ χρησιμοποιείται για διάφορους βιομηχανικούς σκοπούς όπως:

  • Χρησιμοποιείται για τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών από μέταλλο, κεραμικό ή πολυμερές.
  • Χρησιμοποιείται για την αύξηση της αντοχής στη διάβρωση.
  • Χρησιμοποιείται για την επισκευή φθαρμένων εξαρτημάτων.
  • Χρησιμοποιείται για την κατασκευή σύνθετων μεταλλικών πινάκων.
  • Χρησιμοποιείται για την παραγωγή αυτολιπαινόμενων επιφανειών.

Ποια είναι τα οφέλη της επένδυσης με λέιζερ;

Τα πλεονεκτήματα της επένδυσης λέιζερ είναι:

  • Η επένδυση με λέιζερ είναι καλή για επένδυση οποιουδήποτε σχήματος και δομής.
  • Έχει εξαιρετικά υψηλό ρυθμό ψύξης που είναι ευεργετικό για τη δημιουργία λεπτών μικροδομών.
  • Το τελικό αποτέλεσμα που παράγεται είναι χωρίς ρωγμές και πορώδες.
  • Επιτρέπει επένδυση σε μια ποικιλία υλικών (μέταλλο, κεραμικό, ακόμη και πολυμερές).
  • Αυτή η μέθοδος είναι καλή για διαβαθμισμένη εφαρμογή υλικού.
  • Παρέχει χαμηλή αραίωση μεταξύ του υποστρώματος και των διαδρομών και εξασφαλίζει επίσης ισχυρό μεταλλουργικό δεσμό.
  • Παρέχει χαμηλή παραμόρφωση υποστρώματος και έχει μια μικρή ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα.
  • Αυτή είναι μια καλά αναπτυγμένη μέθοδος για κατασκευή σχεδόν καθαρού σχήματος.
  • Για επισκευή ανταλλακτικών, αυτή η τεχνική παρέχει συγκεκριμένες διατάξεις.
  • Περιλαμβάνει τη χρήση συμπαγούς τεχνολογίας.

Τι είδους λέιζερ χρησιμοποιούνται στην επένδυση με λέιζερ;

Η επένδυση με λέιζερ πραγματοποιείται γενικά με διοξείδιο του άνθρακα ή CO2 λέιζερ ή Nd: λέιζερ YAG. Ωστόσο, σήμερα τα λέιζερ ινών χρησιμοποιούνται επίσης για επένδυση επιφανειών λέιζερ.

Διοξείδιο του άνθρακα ή CO2 λέιζερ:

Τα λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή συνεχών ακτίνων λέιζερ υψηλής ισχύος υπέρυθρου φωτός. Οι κύριες ζώνες μήκους κύματος αυτών των λέιζερ κυμαίνονται από 9.6 έως 10.6 μικρόμετρα. Αυτά τα λέιζερ είναι γνωστά για την υψηλή ενεργειακή τους απόδοση με αναλογία ισχύος εξόδου προς αντλία που φτάνει το 20%. Οι συνεχείς ακτίνες λέιζερ υψηλής ισχύος που παρέχονται από διοξείδιο του άνθρακα ή COΤα λέιζερ είναι σημαντικά για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές όπως επένδυση, συγκράτηση και κοπή υλικών όπως μέταλλο ή γυαλί. Ορισμένα μεσαία και χαμηλής ισχύος λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιούνται επίσης για χάραξη μετάλλων. 

Λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα 1200 εικονοστοιχείων στη μονάδα δοκιμής εφέ λέιζερ
Λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα ή CO2 πηγή εικόνας λέιζερ: Άγνωστος συγγραφέας, Λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα στη δυνατότητα δοκιμής εφέ λέιζερ, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Nd: Λέιζερ YAG:

Τα λέιζερ Nd: YAG (γρανίτης υττρίου αλουμινίου με προσθήκη νεοδυμίου) είναι μια παραλλαγή λέιζερ στερεάς κατάστασης στην οποία οι κρύσταλλοι Nd: YAG χρησιμοποιούνται ως μέσο επένδυσης. Η επίδραση λέιζερ στο λέιζερ Nd: YAG (νεοδυμίου-ντρωμένου υττρίου αλουμινίου) παρέχεται από το ιόν νεοδυμίου Nd (III) και η διαδικασία επένδυσης είναι παρόμοια με εκείνη των κόκκινων ιόντων χρωμίου που χρησιμοποιούνται σε ρουμπίνι λέιζερ. Nd: Τα λέιζερ YAG παίζουν καθοριστικό ρόλο σε διάφορους κατασκευαστικούς σκοπούς όπως χάραξη, χάραξη μετάλλων, επένδυση λέιζερ, στίλβωση επιφανειών μετάλλων, συγκόλληση και χάλυβας κοπής, κράματα ή ημιαγωγούς.

Powerlite NdYAG 4
Nd: λέιζερ YAG (γρανίτης υττρίου με προσθήκη νεοδυμίου). πηγή εικόνας: KkmurrayPowerlite NdYAGCC-BY 3.0

Λέιζερ οπτικών ινών:

Τα λέιζερ οπτικών ινών λειτουργούν βάσει της αρχής της ολικής εσωτερικής ανάκλασης με οπτικές ίνες για μετάδοση φωτός. Αυτά τα λέιζερ χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μετάδοση φωτός σε μεγάλη απόσταση χωρίς μεγάλη απώλεια ισχύος. Αυτό ελέγχει επίσης τη θερμική παραμόρφωση της δέσμης λέιζερ. Τα λέιζερ οπτικών ινών είναι γνωστό ότι παράγουν υψηλότερη ισχύ εξόδου από άλλους τύπους λέιζερ. Η υψηλή αναλογία επιφάνειας προς όγκο αυτών των λέιζερ παράγει συνεχή ισχύ εξόδου που ανήκει στο επίπεδο των κιλοβάτ με αποτελεσματική ψύξη. Η παραμόρφωση στην οπτική διαδρομή λόγω διαφόρων θερμικών ζητημάτων μειώνεται από τον κυματοδηγό μιας οπτικής ίνας.

Τι είναι η αυτοματοποιημένη επένδυση λέιζερ?

Σε κανονικές μηχανές επένδυσης λέιζερ, παράμετροι όπως το σημείο εστίασης λέιζερ, ισχύς λέιζερ, ρυθμός έγχυσης σκόνης, ταχύτητα υποστρώματος κ.λπ. πρέπει να παρέχονται χειροκίνητα από τον τεχνικό. Η διαδικασία απαιτεί επίσης συνεχή επίβλεψη. Επομένως, για να διευκολυνθεί η διαδικασία της επένδυσης, έχει ενσωματωθεί η αυτοματοποιημένη τεχνολογία. Αυτά τα αυτοματοποιημένα μηχανήματα διαθέτουν αισθητήρες για να καθοδηγούν και να παρακολουθούν όλη τη διαδικασία της επένδυσης. Αυτοί οι αισθητήρες παρακολουθούν τις μεταλλουργικές ιδιότητες του υποστρώματος (όπως ο ρυθμός στερεοποίησης), οι πληροφορίες θερμοκρασίας και η γεωμετρία (όπως το πλάτος και το ύψος του αποτιθέμενου ίχνους).

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα λέιζερ και τη φυσική λέιζερ επισκεφθείτε https://lambdageeks.com/laser-physics/

Διαβάστε περισσότερα για Απόθεση μετάλλων λέιζερ, Διάτρηση με λέιζερ, Καθαρισμός με λέιζερΨύξη με λέιζερΧάραξη με λέιζερ και  Μικρόφωνο λέιζερ.

Διαβάστε επίσης:

Αφήστε ένα σχόλιο