Сравнение лазерной наплавки с наплавками PTA, TIG и MIG.
Хотя вы не найдете слово «наплавка» в словаре, это стандартное слово, которое будет полезно знать любому, кто хочет ремонтировать и восстанавливать детали машин. Наплавка — это любой процесс металлообработки, при котором более твердый или прочный материал наносится на основной металл, то есть на поверхность детали машины. Это относится ко многим технологиям нанесения покрытия: от газотермического напыления до лазерной или плазменной наплавки и сварки. Все они используют различные источники тепла для нанесения металлизированных покрытий.
Ранее мы сравнили лазерную наплавку с термическим напылением и кратко описали разницу между механическим и металлургическим покрытием. В большинстве случаев механического соединения будет достаточно, но что делать, если нет? Лазерная наплавка — не единственный вариант металлургического соединения, за исключением напыления и напыления с оплавлением . Итак, давайте посмотрим, чем лазерная наплавка отличается от различных процессов наплавки твердой поверхности, представленных сегодня на рынке.
Сравнение процессов лазерной наплавки и сварки
Каждый процесс выполняется по-разному, причем лазерная наплавка наиболее различна по применению. Лазерная наплавка — это использование электрически производимого лазерного света для нагрева проволоки или порошкового материала и нанесения его на поверхность подложки. Все типы сварки относительно схожи с небольшими, но существенными различиями между ними. Сварка MIG (Metal Inert Gas) или GMAW (Gas Metal Arc Welding) использует электричество, защитный газ и плавящийся электрод. Этот расходуемый электрод обычно представляет собой материал, используемый для покрытия подложки. При сварке TIG (инертный газ), также называемой GTAW (газовая вольфрамовая дуговая сварка), используется то же сырье, за исключением того, что вместо плавящегося электрода используется неплавящийся вольфрамовый электрод и дополнительный стержень из наплавочного материала.
Отдельный тип сварочного процесса - сварка PTA (плазменная дуговая сварка), аналогичен сварке TIG исходных материалов, но вместо присадочного материала стержня используется порошковый материал и специальное сопло для ионизации защитного газа и создания плазменной дуга для нанесения материала на поверхность подложки. Когда дело доходит до возможности сравнения, PTA наиболее сопоставим с лазерной наплавкой; но это не сбрасывает со счетов сварку.
В результате каждого из этих процессов образуется верхний слой, который металлургически связан с подложкой. Это означает, что материал верхнего слоя и материал подложки сливаются вместе на молекулярном уровне. Это имеет множество преимуществ, включая уменьшение пористости поверхности, что приводит к получению высокоэффективных, устойчивых к коррозии покрытий. Лазерная наплавка PTA наплавка и сварка также позволяют получить чрезвычайно износостойкие покрытия.
Различия между наплавкой и сваркой
Наложение сварного шва в зависимости от толщины наплавки
Толщина каждого из наплавленных слоев варьируется от примерно 0,1 мм до примерно 0,25 мм. Лазерная наплавка имеет немного более широкий диапазон толщины: от 0,02 до 0,35 мм.
Общие материалы
Самая большая разница между этими четырьмя процессами — это материалы, которые можно наносить с их помощью. Сварка MIG является наиболее ограниченной: применяются только стали и нержавеющие стали, никелевая, порошковая и сплошная проволока. Сварка TIG, наряду со сваркой PTA и лазерной наплавкой, позволяет применять популярный наплавочный металл Stellite® 6 и другие сплавы на основе кобальта, а также сплавы на основе карбида никеля и вольфрама из сплавов Colmonoy®, включая Colmonoy® 88 . Сварка TIG также позволяет применять проволоку из нержавеющей стали 316, углеродистой стали и других металлов. Сварка PTA и лазерная наплавка также позволяют применять другие нержавеющие стали, такие как нержавеющие стали серий 300 и 400.
Тепловложение и зона теплового воздействия
Огромным преимуществом лазерной наплавки является так называемая зона теплового воздействия (ЗТВ). ЗТВ — это зона металла подложки, которая не расплавилась, но подверглась воздействию повышенных температур процесса в течение короткого периода времени. Это изменяет молекулярную структуру металла в этой области, и он больше не обладает желаемыми свойствами материала подложки, но, поскольку он не расплавился, он не приобрел свойств затвердевшего слоя. ЗТВ представляет собой ослабленный слой, влияющий на твердость и пористость подлежащей микроструктуры.
Обычно процессы сварки с более высоким подводом тепла имеют большую зону термического влияния. Лазерная наплавка, поскольку она требует наименьшего тепловложения каждого из этих процессов, имеет наименьшую ЗТВ. Несмотря на самое высокое тепловложение, PTA имеет следующую по величине ЗТВ. Это связано с более быстрым охлаждением и закалкой материала наплавки. Тем не менее, он по-прежнему имеет самое высокое тепловложение среди сварочных процессов, поэтому тепловая деформация все еще может вызывать беспокойство, поскольку сварка выполняется при температуре примерно 20 000 ° С.
Возможности процесса
Каждый процесс имеет определенные преимущества и ограничения в отношении скорости осаждения, позиционирования и контроля переменных процесса. Лазерная наплавка обычно представляет собой процесс, управляемый роботом, который обеспечивает беспрецедентную стабильность, но также ограничивает скорость осаждения и позиционирование. Сварка PTA в целом является самой быстрой при использовании опытного оператора. Наплавка с использованием TIG сварки, хотя и медленнее, чем PTA наплавка, выполняется быстрее, чем наплавка методом MIG сварки, и может выполняться в большинстве положений, хотя сварка сверху может быть сложной и требует высокой квалификации операторов. Наплавку MIG сваркой нельзя выполнять на вертикальных или потолочных поверхностях. Эти переменные, конечно, можно устранить путем тщательного планирования и использования специального инструмента при выполнении наплавки.
Сварка TIG обеспечивает хороший контроль температуры, а сварка PTA и лазерная наплавка обеспечивают превосходный контроль над параметрами процесса. При сварке MIG может быть сложно поддерживать постоянную температуру и дугу, поэтому для создания качественного наложения требуются квалифицированные мастера.
Основные различия между сваркой и лазерной наплавкой
Таким образом, хотя каждый процесс имеет свои плюсы и минусы, все они позволяют получить высококачественные, устойчивые к коррозии и износу покрытия. Все наложения сварных швов; MIG, TIG и PTA могут создавать покрытия, аналогичные лазерной наплавке, причем PTA является наиболее близким к этому методом. Лазерная наплавка и сварка сильно различаются по тепловложению, а получаемые покрытия незначительно различаются по толщине и материалам. Лазерная наплавка превосходна, когда тепловая деформация является проблемой для небольших деталей или деталей, изготовленных из термочувствительных металлов. В ситуациях, когда температура не является проблемой, а лазерная наплавка может быть излишним, сварка обеспечивает экономичное решение для наплавки.