Izteikti mērķi lāzera{0}}materiālu apstrādē
Lāzera apšuvums un lāzermetināšana ir precīzas lāzera{0}}tehnoloģijas, taču tās kalpo būtiski atšķirīgiem mērķiem ražošanā un remontā. Lāzermetināšana ir vērsta uz divu vai vairāku materiālu savienošanu, lai izveidotu strukturālu saiti, par prioritāti izvirzot mehānisko integritāti un nemanāmu saplūšanu starp pamatnēm. Turpretim lāzera apšuvums ir virsmas uzlabošanas vai labošanas process, kurā uz pamatnes tiek uzklāts specializēts materiāls, lai uzlabotu tādas īpašības kā nodilumizturība, aizsardzība pret koroziju vai izmēru atjaunošana-, nemainot substrāta pamatstruktūru. Lai gan abi izmanto lieljaudas lāzerus, lai radītu siltumu, to mērķi, procesa parametri un materiālu mijiedarbība krasi atšķiras, padarot katru piemērotu unikālām rūpnieciskām problēmām. Šo atšķirību izpratne ir ļoti svarīga, lai izvēlētos pareizo tehnoloģiju konkrētiem lietojumiem, sākot no komponentu izgatavošanas līdz to kalpošanas laika pagarināšanai.
Pamatmērķis: savienošana salīdzinājumā ar virsmas modificēšanu
Galvenā atšķirība starp lāzera apšuvumu un lāzermetināšanu ir paredzētajos rezultātos. Lāzermetināšanas vienīgais mērķis ir izveidot spēcīgu, metalurģisku saiti starp divām atsevišķām sagatavēm (piem., tērauda plāksnēm, sakausējuma komponentiem), lai izveidotu vienotu, nesošo konstrukciju.{3}} Tas piešķir prioritāti pilnīgai iespiešanās (daļējai vai pilnīgai) un vienmērīgai saplūšanai pāri savienojumam, lai nodrošinātu izturību, elastību un hermētiskumu,{5}}kas ir būtiski strukturāliem lietojumiem, piemēram, kosmosa mezgliem vai automašīnu rāmjiem. Turpretim lāzera apšuvuma mērķis ir modificēt viena substrāta virsmu. Tas uzklāj plānu, specializētu slāni (pulveri vai stiepli) uz pamatmateriāla, lai uzlabotu virsmas īpašības vai labotu nolietotās/bojātās vietas (piemēram, turbīnu lāpstiņas, zobratu zobi). Apšuvuma slānis darbojas kā funkcionāls pārklājums, nevis strukturāls savienojums, saglabājot substrāta tilpuma īpašības, vienlaikus novēršot virsmas specifiskos ierobežojumus.
Procesa mehānika: materiālu nogulsnēšana pret saplūšanu
Lāzermetināšana un apšuvums būtiski atšķiras pēc procesa izpildes un materiālu apstrādes. Lāzermetināšanā lāzera stars fokusējas uz saskarni starp diviem substrātiem, radot pietiekami daudz siltuma, lai izkausētu abus materiālus un izveidotu izkusušo baseinu, kas sacietē savienojumā. Parasti netiek pievienots nekāds papildu materiāls (lai gan spraugu aizpildīšanai var izmantot pildījuma stiepli), un process ir atkarīgs no pamatmateriālu tiešas sakausēšanas. Tomēr lāzera apšuvumam ir nepieciešams atsevišķs apšuvuma materiāls (pulveris vai stieple), kas tiek ievadīts lāzera izkausētajā baseinā, kas tiek izveidots uz viena substrāta virsmas. Lāzers izkausē gan apšuvuma materiālu, gan plānu pamatnes slāni (lai nodrošinātu metalurģisko saiti), bet samazina substrāta kušanu (zems atšķaidīšanas ātrums 0%), lai saglabātu apšuvuma vēlamās īpašības. Turklāt apšuvumā tiek izmantots inertās gāzes aizsargs, lai aizsargātu izkusušo baseinu no oksidēšanās, savukārt metināšanai atkarībā no materiāla var izmantot aizsarggāzi vai plūsmu.
Materiālu mijiedarbība: atšķaidīšana un strukturālā ietekme
Galvenā tehniskā atšķirība ir katra procesa mijiedarbība ar pamatmateriālu, jo īpaši attiecībā uz atšķaidīšanu un termisko ietekmi. Lāzermetināšana ietver lielu atšķaidīšanu{1}}izkausētu pamatmateriālu sajaukšanu, lai izveidotu viendabīgu savienojumu, kas nozīmē, ka savienojuma sastāvs ir substrātu maisījums. Šis augstais atšķaidījums ir nepieciešams struktūras integritātei, bet ierobežo savienojuma īpašības ar pamatmateriālu (vai pildvielas, ja tiek izmantots) īpašībām. Turpretim lāzera apšuvums ir paredzēts zemam atšķaidījumam (parasti 5-10%), nodrošinot, ka apšuvuma slānis saglabā savu īpašo sastāvu (piemēram, nodilumizturīgi sakausējumi, keramika). Zemā siltuma padeve apšuvumā samazina arī siltuma -ietekmēto zonu (HAZ) un termiskos kropļojumus, saglabājot substrāta mehāniskās īpašības,{11}}kas ir būtiskas karstumjutīgiem materiāliem, piemēram, titāna sakausējumiem vai precīzijas komponentiem. Tomēr metināšanai ir lielāks HAZ un lielāks deformācijas risks, jo ir nepieciešams pietiekams siltums, lai izkausētu un sakausētu pamatnes.
Rūpnieciskie pielietojumi: kad izvēlēties katru tehnoloģiju
Lāzermetināšana un apšuvums tiek izmantots dažādos rūpnieciskos scenārijos, pamatojoties uz to stiprajām pusēm. Lāzermetināšana ir ideāli piemērota konstrukciju izgatavošanai, piemēram, aviācijas un kosmosa komponentu (dzinēju korpusu, spārnu spārnu), automobiļu detaļu (šasijas, izplūdes sistēmas) un naftas un gāzes cauruļvadu savienošanai. To izmanto arī mikro-metināšanā (elektronikā, medicīnas ierīcēs), kur vissvarīgākā ir precizitāte un izturība. Lāzera apšuvums spīd virsmas uzlabošanā un remontā: tas aizsargā sastāvdaļas no nodiluma/korozijas (piemēram, turbīnu lāpstiņas, sūkņu vārpstas), atjauno nolietotās detaļas (šasijas, rūpnieciskās iekārtas) un nodrošina funkcionālu klasifikāciju (speciālu pārklājumu uzklāšana noteiktām vietām). Tādas nozares kā elektroenerģijas ražošana, kalnrūpniecība un ražošana paļaujas uz apšuvumu, lai pagarinātu komponentu kalpošanas laiku un samazinātu nomaiņas izmaksas. Rezumējot, metināšana ir paredzēta savienošanai, bet apšuvums ir paredzēts virsmu modificēšanai vai labošanai.
