Laser Cladding of Metals

روکش لیزری یک فناوری ساخت افزودنی است که به دلیل همجوشی سطحی فلزات قادر به تولید پوشش است. پودر انتخاب شده به یک پرتو لیزر متمرکز وارد می شود تا ذوب شود و به عنوان پوشش رسوب شود. این اجازه می دهد تا مواد را به روشی انتخاب شده بر روی آن بخش های مورد نیاز اجزای پیچیده اعمال کنید. خواص اصلی فرآیند تولید یک پوشش متالورژیکی عالی و کاملا متراکم است. حداقل منطقه تحت تأثیر حرارت و رقت کم بین بستر و مواد پرکننده که منجر به پوشش‌های کاربردی می‌شود که با ضخامت کمتری عمل می‌کنند، بنابراین لایه‌های کمتری اعمال می‌شود. ریزساختار خوب و همگن ناشی از سرعت انجماد سریع که مقاومت در برابر سایش پوشش‌های کاربید را افزایش می‌دهد. ایجاد جوش نزدیک به شبکه به تلاش تکمیلی کمی نیاز دارد. جوش پذیری طولانی مواد حساس مانند فولادهای غنی از کربن یا سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل که جوش دادن آنها با استفاده از فرآیندهای معمولی جوشکاری دشوار یا حتی غیرممکن است. عملیات حرارتی پس از جوش اغلب حذف می شود زیرا ناحیه تحت تأثیر حرارت کوچک، تنش جزء را به حداقل می رساند. پایداری و تکرارپذیری عالی فرآیند زیرا فرآیند جوشکاری کنترل شده عددی است. کاربردهای معمولی عبارتند از ترمیم ابعادی. محافظت در برابر سایش و خوردگی؛ تولید مواد افزودنی.

گستره وسیعی از موادی که می‌توانند رسوب‌گذاری شوند و مناسب بودن آن برای پردازش مناطق کوچک، روکش لیزری را به ویژه برای تطبیق ویژگی‌های سطح با نیازهای خدمات محلی مناسب می‌سازد و چشم‌انداز جدیدی را برای مواد مهندسی سطحی می‌گشاید. . جنبه کلیدی اصلی که باید از نظر علمی و فناوری مورد بررسی قرار گیرد، نوع لیزر است. خواص پودرها؛ پارامترهای پردازش؛ خواص ریزساختاری و مکانیکی حاصل از مواد فرآوری شده؛ توانایی ساخت نمونه‌های اولیه تا ابزارسازی سریع و ساخت سریع.

• مفاهیم، ​​روش‌ها و کاربردهای مهم را از فصول کامل پیشرو، همراه با فصل‌های خود نویسندگان استخراج می‌کند. درک عمیق مطالب آموزش داده شده، به صورت مختصر و در عین حال دقیق، متن فارغ التحصیل و پیشرفته در مقطع کارشناسی؛
• مفاهیم پوشش داده شده با راه حل های دقیق برای روشن کردن و چالش برانگیز بودن کاربردهای صنعتی را تقویت می کند؛
• در مورد برنامه های فعلی و آینده بحث می کند. پوشش لیزری در تولید مواد افزودنی.

Laser cladding is an additive manufacturing technology capable of producing coatings due to the surface fusion of metals. The selected powder is fed into a focused laser beam to be melted and deposited as coating. This allows to apply material in a selected way onto those required sections of complex components. The process main properties are the production of a perfect metallurgically bonded and fully dense coatings; the minimal heat affected zone and low dilution between the substrate and filler material resulting in functional coatings that perform at reduced thickness, so fewer layers are applied; fine, homogeneous microstructure resulting from the rapid solidification rate that promotes wear resistance of carbide coatings; near net-shape weld build-up requires little finishing effort; extended weldability of sensitive materials like carbon-rich steels or nickel-based superalloys that are difficult or even impossible to weld using conventional welding processes; post-weld heat treatment is often eliminated as the small heat affected zone minimizes component stress; excellent process stability and reproducibility because it is numerical controlled welding process. The typical applications are the dimensional restoration; the wear and corrosion protection; additive manufacturing.

The wide range of materials that can be deposited and its suitability for treating small areas make laser cladding particularly appropriate to tailor surface properties to local service requirements and it opens up a new perspective for surface engineered materials. The main key aspect to be scientifically and technologically explored are the type of laser; the powders properties; the processing parameters; the consequent microstructural and mechanical properties of the processed material; the capability of fabrication of prototypes to rapid tooling and rapid manufacturing.

• Distills critical concepts, methods, and applications from leading full-length chapters, along with the authors’s own deep understanding of the material taught, into a concise yet rigorous graduate and advanced undergraduate text;
• Reinforces concepts covered with detailed solutions to illuminating and challenging industrial applications;
• Discusses current and future applications of laser cladding in additive manufacturing.