كيفية اختيار مسحوق الكسوة بالليزر المناسب للحصول على أداء فائق للسطح؟

الدور الحاسم لمورفولوجيا المسحوق في الكسوة بالليزر

في عملية الكسوة بالليزر، فإن الخصائص الفيزيائية للمسحوق لا تقل أهمية عن تركيبه الكيميائي. للحصول على رابطة معدنية ناجحة وطبقة موحدة، يجب أن يُظهر المسحوق قابلية سيولة ممتازة وتوزيعًا ثابتًا لحجم الجسيمات. يُفضل استخدام المساحيق الكروية، التي يتم إنتاجها عادةً من خلال ترذيذ الغاز، لأنها تقلل الاحتكاك الداخلي داخل نظام التغذية. وهذا يضمن معدل تدفق ثابت للكتلة في حوض ذوبان الليزر، مما يمنع التقلبات التي يمكن أن تؤدي إلى سماكة غير متساوية أو "تزيين" المسار المغطى. عندما تكون الجسيمات غير منتظمة أو خشنة، فإنها تميل إلى سد فوهات التوصيل وتسبب اضطرابًا في غاز التدريع، مما يؤدي في النهاية إلى ظهور المسامية وتقليل الكثافة الإجمالية للطبقة الواقية.

يلعب توزيع حجم الجسيمات (PSD) أيضًا دورًا حاسمًا في امتصاص الطاقة. عادة، يتم تصنيف مساحيق الكسوة بالليزر ضمن نطاق يتراوح من 45 إلى 150 ميكرومتر. قد تذوب الجزيئات الدقيقة بسرعة كبيرة جدًا أو يتم تفجيرها بواسطة تيار الغاز قبل الوصول إلى الركيزة، في حين أن الجزيئات الخشنة بشكل مفرط قد لا تذوب تمامًا، مما يؤدي إلى "شوائب غير منصهرة" تعمل كمكثفات للإجهاد. يضمن تحقيق التوازن المثالي في الشكل توزيع طاقة الليزر بالتساوي، مما يؤدي إلى تشطيب سطح أملس يتطلب الحد الأدنى من المعالجة بعد المعالجة.

أنظمة السبائك الشائعة وتطبيقاتها الصناعية

يعد اختيار كيمياء المواد المناسبة هو الخطوة الأولى في تصميم مكون لمواجهة تحديات بيئية محددة مثل الحرارة الشديدة أو التآكل أو الهجوم الكيميائي. مساحيق الكسوة بالليزر يتم تجميعها عمومًا في أربع عائلات أساسية: المركبات القائمة على الحديد، والقائمة على النيكل، والكوبالت، والمركبات المدعمة بالكربيد. يقدم كل نظام مزايا مميزة اعتمادًا على توافق الركيزة ومقاييس الأداء المطلوبة للجزء الأخير.

مساحيق أساسها الحديد من أجل الإنعاش الاقتصادي

المساحيق القائمة على الحديد هي القوى العاملة في صناعة إعادة التصنيع. يتم استخدامها بشكل متكرر لاستعادة الأبعاد البالية لمكونات الفولاذ الكربوني. نظرًا لأن معاملات التمدد الحراري الخاصة بها تشبه العديد من أنواع الفولاذ الصناعي، فإن خطر التصفيح أو التشقق في الواجهة أقل بكثير مقارنة بالسبائك الغريبة. غالبًا ما يتم خلط هذه المساحيق مع الكروم والسيليكون لتوفير مقاومة الأكسدة الأساسية وتحسين السيولة أثناء مرحلة الذوبان.

سبائك النيكل والكوبالت للبيئات القاسية

بالنسبة للمكونات التي تعمل في البيئات الكيميائية العدوانية أو عند درجات حرارة تتجاوز 600 درجة مئوية، تعتبر المساحيق القائمة على النيكل والكوبالت ضرورية. توفر السبائك القائمة على النيكل مثل Inconel 625 حاجزًا قويًا ضد التنقر وتآكل الشقوق. تحافظ السبائك القائمة على الكوبالت، والتي يشار إليها غالبًا بمواد من النوع الساتلي، على صلابتها حتى عند الحرارة الحمراء، مما يجعلها معيار الصناعة لمكونات توربينات الفضاء الجوي وصمامات البخار عالية الضغط.

استراتيجيات التحسين لاستخدام المسحوق

لتعظيم كفاءة الكسوة بالليزر وتقليل هدر المواد، يجب على المشغلين التركيز على "كفاءة مستجمعات المياه" - وهي نسبة المسحوق الذي تم دمجه بنجاح في حوض الذوبان مقابل الكمية الإجمالية التي تم رشها. يمكن للمساحيق عالية الجودة مع المحاذاة الدقيقة للفوهة أن تقلل بشكل كبير من "الرش الزائد" الذي يؤدي إلى زيادة التكاليف. علاوة على ذلك، يعد تخزين هذه المساحيق ومعالجتها أمرًا بالغ الأهمية لمنع التلوث وامتصاص الرطوبة، مما قد يؤدي إلى تقصف الهيدروجين أو مسامية الغاز في الطبقة المكسوة النهائية.

• التسخين المسبق للمسحوق أو الركيزة لتقليل التدرجات الحرارية ومنع التشقق في المواد عالية الكربون.
• استخدام مساحيق "السيرميت" المتخصصة (السيراميك المعدني) للجمع بين صلابة المصفوفة المعدنية وصلابة جزيئات السيراميك.
• المعايرة المنتظمة لوحدة تغذية المسحوق لضمان معدل تغذية ثابت (جم/دقيقة) للحصول على نتائج قابلة للتكرار عبر دفعات كبيرة.
• تنفيذ التجفيف الفراغي للمساحيق التي تعرضت للرطوبة مما يضمن إزالة العيوب الناتجة عن البخار.

من خلال فهم التفاعل بين كيمياء المسحوق، والتشكل، ومعلمات الليزر، يمكن للمصنعين تحقيق خصائص سطحية فائقة تعمل على إطالة عمر خدمة البنية التحتية الحيوية. سواء كان الأمر يتعلق بالتصنيع الإضافي لأجزاء جديدة أو إصلاح الآلات باهظة الثمن، فإن اختيار مسحوق الكسوة بالليزر يظل العامل الأكثر تأثيرًا في متانة المنتج النهائي وجودته.