เทคนิคโลหะผงในงานเชื่อม Cladding Powder
เทคนิคโลหะผงในงานเชื่อม
Laser Cladding เทคนิคโลหะผงในงานเชื่อม Cladding Powder
ท่านที่เคยทดลองเชื่อมเลเซอร์เติมผิว แม่พิมพ์อาจพบความสำบากในการเติมลวดลงไป บนจุดโฟกัส ขนาดเล็ก ซึ่งอาศัยความแม่นยำ และความชำนาญ
อย่างมาก ในบทความนี้เสนอนวัตกรรมใหม่ที่ได้แรงบันตาลใจจก Dr-Ing st. Nowotny แห่งสถบันวิจัย เลซอร์และวัสดุศาสตร์ Fraunhofer Institute และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเตรสเตน ในเยอรมนี
การเชื่อมเลเซอร์เป็นการสร้าง Pulse: Wave form Laser beam ลงไปยังบ่อหลอม และเติมโลหะผู้เขียน ทดลองโดยใช้เครื่องเชื่อมกำลัง 4000 watt และสร้าง Nozzle ที่ออกแบบมีระยะโฟกัส 110 mm ประกอบด้วยตัว Powder Nozzle Body และ Media Supply
โดยการเอียงของหัวเชื่อมจะไม่มีผลต่อการไหลของผง Powder ซึ่งใช้งานกับการเติมผิว พ่นพอกป้องกันชิ้นส่วนอวกาศยานเครื่องยนต์ เทอร์ไบน์
และรวมถึง แม่พิมพ์และเครื่องมือตัด เทคนิคโลหะผงในงานเชื่อม Laser Cladding
ผงโลหะที่ใช้มีนนาด 25-90 ไมครอน ถูกป้อนเข้าสู่ Expansion Chamber และ
ออกแบบให้ไหลแบบ Laminar Flow ให้ Nozzle นี้ถูกนำไปต่อกับหัวเชื่อมเลเซอร์
แบบ Fiber optics ข้อดี ที่ สมารถไปใช้ร่วมกับเครื่องจักร CNC Milling หรือ
Robot ได้ทันที เป็นการประหยัดมาก เพียงใช้เครื่องเลเซอร์แคลดดิ้ง Laser Cladding EIT รุ่น3000 watt Diode Fiber Couplingและ Nozzle พร้อมระบบพ่นพอก ท่านก็นำไปใช้กับ
เครื่องC NC ที่มีอยู่ในโรงานได้เลยผงวัสดุเชื่อมพอก มีหลากหลายทั้งวัสดุทำพิมพ์
Stainless / Nickel-Copper Allay / Cobalt Base hard facing
Laser Cladding Technology from EITlasertechnik
เลเซอร์แคลดดิ้ง เทคโนโลยี โซลูชันใหม่ในการซ่อมบำรุงโลหะการผสานเทคโนโลยีหุ่นยนต์และเลเซอร์กำลังสูง ด้วย Know How ด้านโลหะวิทยา สามารถคืนสภาพและเพิ่มอายุการใช้งานชิ้นส่วนทางกล เพิ่มคุณสมบัติด้านวิศวกรรม เพื่อการใช้งานสูงสุด
Laser Cladding เลเซอร์พ่นพอกผิวแข็ง คืออะไร?
Laser Cladding เลเซอร์พ่นพอกผิวแข็ง เทคโนโลยีซึ่งใช้ “เลเซอร์อุตสาหกรรมกําลังสูง” ในการหลอม/เชื่อมวัสดุลงบนพื้นผิวเพื่อสร้างการซ้อนทับด้วย True Metallurgical Bonding สามารถใช้วัสดุพ่นพอก (Cladding) และการผสมวัสดุได้หลากหลายโดยเพิ่มมูลค่าให้ชิ้นงาน เช่น ป้องกันสารเคมีและการกัดกร่อน ป้องกันการสึกหรอ ซ่อมแซมหรือตกแต่งส่วนประกอบเสียหายหรือเกิดการกลึงผิดพลาด
ข้อดีของเลเซอร์พ่นพอกผิวแข็ง
- พันธะทางโลหะกับพันธะเชิงกลของชั้นที่พ่นด้วยความร้อน
- การเจือจางต่ำด้วยวัสดุรองพื้นโดยทั่วไปประมาณ 4 – 7% (ประมาณ 1/3 ของกระบวนการ PTA)
- กระบวนการที่ควบคุมได้ / ทําซ้ำได้ และมีประสิทธิภาพสูง
- ผิวเคลือบเรียบ มีรูพรุนต่ำมาก ส่งผลให้เกิดการตัดเฉือนน้อยลงเมื่อเทียบ กับเทคนิคการเชื่อมแบบอื่น ๆ
- พื้นที่ซึ่งได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดเล็ก ทำให้การบิดเบือนของชิ้นส่วนน้อยลง (ประมาณ 50% ของกระบวนการ PTA)
- True Metallurgical Bonding
- อัตราการดับสูง => Finer Grain Structure ที่ละเอียดกว่า => ศักยภาพในการกัดกร่อนที่สูงขึ้น
- ประสิทธิภาพการ Deposit efficiency (DE) ใกล้เคียงกับ 100% เมื่อเทียบกับ 20 ถึง 70% ด้วยสเปรย์กันความร้อน
- เทคโนโลยีทางเลือก นอกเหนือจากการใช้ PTA, HVOF, Thermal Spray, Submerged Arc
การนำ Laser Cladding ไปใช้งานในภาคอุตสาหกรรม
อากาศยาน
อุตสาหกรรมอากาศยาน และอวกาศเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมแรก ๆ ที่ได้รับการยอมรับจากทั่วโลก ซึ่งเทคโนโลยีเลเซอร์พ่นพอกผิวแข็งได้ถูกใช้ในการผลิตและซ่อมแซมฐานเครื่องยนต์ และส่วนประกอบสำคัญหลายอย่าง
ยานยนต์
การพ่นเคลือบถูกใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่หลากหลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ ไม่ว่าจะเป็นลูกสูบ และแหวนซิงโครไนซ์ ทําให้อายุการใช้งานชิ้นส่วนยาวนานขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับชิ้นส่วนที่ไม่ได้เคลือบผิว
พลังงาน
อุตสาหกรรมการผลิตไฟฟ้าเป็นที่รู้จักกันดีในการใช้เทคโนโลยีวัสดุล่าสุดและทันสมัยซึ่งเห็นได้ชัดอย่างยิ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีความต้องการป้องกันความร้อน การกัดกร่อน และการสึกหรอ เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานและลดความเสี่ยงให้น้อยลง ซึ่งเทคโนโลยีเลเซอร์พ่นพอกผิวแข็งมีตัวเลือกการเคลือบชิ้นงานที่หลากหลาย และถูกนําไปใช้ในโรงไฟฟ้าทั้งที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันก๊าซ กังหันไอน้ำ และกระบอกไฮดรอลิก
กระบอกไฮดรอลิก
เลเซอร์พ่นพอกผิวแข็งสามารถใช้สารเคลือบซุปเปอร์อัลลอย หรือ คาร์ไบด์ ทดแทนการชุบฮาร์ดโครม เพื่อให้กระบอกไฮดรอลิกทนต่อการกัดกร่อนและสึกหรอ นอกจากนี้ การเคลือบผิวด้วยเลเซอร์หลายชนิดยังถูกยกระดับให้เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมทั่วโลกอีกด้วย
กังหันก๊าซ
ส่วนประกอบของกังหันก๊าซต้องรับภาระแรงกลสูง อีกทั้งยังต้องเผชิญกับการกัดกร่อนของก๊าซร้อน และการสึกกร่อนจากการปนเปื้อนของอากาศและเชื้อเพลิงที่ลุกลาม จึงเกิดการเคลือบผิวด้วยเลเซอร์แบบพิเศษเพื่อการปกป้องจากสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายเหล่านี้ เพื่อช่วยยืดอายุการใช้งาน และช่วยให้เพิ่มอุณหภูมิที่เข้าสู่กังหันให้สูงขึ้น นําไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อน ส่วนเทอร์ไบน์กังหัน และใบพัดครีบนําน้ำ ซึ่งปกติจะผลิตจากซูเปอร์อัลลอยด์ที่ใช้นิกเกิลทนอุณหภูมิสูง หรือโลหะผสมที่ใช้โคบอลต์ซึ่งทนต่อการเกิดออกซิเดชั่นได้ดีเยี่ยม แต่ไม่สามารถทนต่อการกัดกร่อนและการสึกกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้นั้น เลเซอร์พ่นพอกผิวแข็งก็เป็นทางเลือกหนึ่งที่ถูกใช้โดยบริษัท OEM และโรงงานซ่อมบำรุงทั่วโลก
การบํารุงรักษาและซ่อมแซม
ชิ้นส่วนต่าง ๆ เมื่ออยู่ใต้สภาพแวดล้อมที่ถูกใช้งานแล้ว เมื่อผ่านการเสียดสี การกัดเซาะ อุณหภูมิ และการกัดกร่อน จนถึงจุดหนึ่งก็จำเป็นต้องซ่อมแซม หรือเปลี่ยนชิ้นส่วน ซึ่งเลเซอร์พ่นพอกผิวแข็ง สามารถใช้ซ่อมแซมส่วนประกอบให้คืนค่ากลับสู่ขนาดดั้งเดิมได้อย่างรวดเร็วโดยมักจะมีคุณสมบัติทางกลหรือทางกายภาพที่ดีกว่าของเดิม อีกทั้งประหยัดกว่าเมื่อเทียบกับการซื้อชิ้นส่วนใหม่ นอกจากนี้ยังเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ และการกัดกร่อนชิ้นส่วนให้ดีกว่าเดิม
เหมืองแร่
อุตสาหกรรมการขุดเหมืองแร่เผชิญกับการสึกหรอที่รุนแรง และสภาพแวดล้อมที่มีผลกระทบต่อเครื่องจักรสูง หลายบริษัทจึงใช้เลเซอร์พ่นพอกผิวแข็งเพื่อปกป้องอุปกรณ์ที่ใช้ปฎิบัติงาน เช่น สว่าน และเครื่องบด
น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ
เครื่องมือในอุตสาหกรรมน้ำมัน ก๊าซ และปิโตรเคมีมักเกิดการสึกหรอจากปฏิกิริยาเคมี เลเซอร์พ่นพอกผิวแข็งจึงเป็นประโยชน์ และสามารถเพิ่มประสิทธิภาพพื้นผิวของส่วนประกอบสําคัญได้
เหล็ก
ในการผลิตและการแปรรูปเหล็ก เครื่องมือจะประสบกับปัจจัยต่าง ๆ ทั้งแรงเค้น, อุณหภูมิสูง, การเสียดสี, และการกัดกร่อน ทำให้มีโอกาสเกิดปัญหามากมายตลอดกระบวนการ ซึ่งโรงงานเหล็กสมัยใหม่ได้ตระหนักถึงความสําคัญนี้ และใช้งานเครื่องมือที่ผ่านการพ่นพอกผิวแข็ง เพื่อให้สามารถแปรรูปเหล็กได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น