عوامل مرتبط با رسوب فلز بوسیله لیزر

عوامل بسیاری مرتبط با رسوب فلز بوسیله لیزر وجود دارد؛ اما ۷ عامل مهم مرتبط با رسوب فلز  بوسیله لیزر عبارتند از:

• رسوب فلز لیزری چیست؟
• فرآیند رسوب فلز لیزری چگونه کار می­کند؟
• مزایای رسوب فلز با استفاده از لیزر چیست؟
• کار لیزرهای فیبر در LMD چیست؟
• کاربردهای رسوب فلزات بوسیله لیزری چیست؟
• ویژگی­ های انعطاف پذیر برای قطعات فلزی و آلیاژی در LMD
• چرا لیزر CO2 برای LMD استفاده نمی ­شود؟

رسوب فلز لیزری یا LMD چیست؟

رسوب فلز لیزری یا LMD به فرآیند تشکیل حوضچه­ ای از فلز ذوب شده بر روی یک بستر فلزی با کمک لیزر اشاره دارد. یک جریان گاز برای تزریق پودر فلز به زیرلایه استفاده می­ گردد. این پودر فلز جذب شده یک رسوب فلزی بر روی بستر فلز ایجاد می نماید. این فرآیند تولید افزودنی برای اهداف مختلفی مانند تعمیر اجزای فلزی، قالب‌گیری ابزارهای فلزی یا آلیاژی، پیچ‌های فلزی، شیرآلات و غیره استفاده می‌شود. رسوب لیزری فلز در حال تبدیل شدن به یک تکنیک پرکاربرد در زمینه تولید می­ باشد.

فرآیند رسوب فلز لیزری چگونه کار می­کند؟

فرآیند رسوب فلز لیزری شامل استفاده از نازل­ های جانبی یا کواکسیال برای دمیدن پودر در ناحیه فرآیند فلز است. به طور کلی، پودر مورد استفاده برای روکش لیزری ماهیت فلزی دارد. پودر با پرتو لیزری که ذرات را تا نقطه ذوب آنها پیش گرم می­ نماید، برهم کنش می­ کند. سپس پودر ذوب شده حوضچه فلزی روی سطح را تشکیل می­ دهد. این استخر فلزی بعداً خنک می ­شود تا در صورت نیاز یک لایه فلزی روی سطح ایجاد نماید. در برخی مواقع بستر برای جامد کردن رسوب فلزی جابجا می­ شود.

حرکت زیرلایه با استفاده از CAD یا سیستم طراحی به کمک کامپیوتر برای کاشت مواد جامد در یک الگوی آهنگ استفاده می­ شود؛ و الگوی مورد نظر پس از پایان مسیر به دست می آید. در برخی از طرح‌ها، سیستم لیزر یا نازل متحرک است و روی یک بستر ثابت حرکت می‌نماید تا مسیرهای جامد ایجاد کند. چندین لایه یکی بر روی دیگری ساخته شده­اند تا یک جزء سه بعدی را تشکیل دهند. دقت هندسی برای این فرآیند بالاست.

مزایای رسوب فلز با استفاده از لیزر چیست؟

فرآیند رسوب لیزری فلز در سال های اخیر محبوبیت بیشتری نسبت به فرآیندهایی مانند پاشش حرارتی و جوشکاری قوس فلزی با گاز پیدا کرده است زیرا:

• این فرآیند یک روش مناسب برای اشیاء با هر شکل و ساختاری است.
• این فرآیند اعوجاج کمتری از مسیر مورد نیاز ایجاد می کند.
• این فرآیند گرمای زیادی را دفع نمی کند و باعث کاهش آسیب حرارتی در مواد می شود.
• این فرآیند برای به دست آوردن رقت کم بین بستر و مسیرها و به طور همزمان ایجاد یک پیوند متالورژیکی قوی استفاده می شود.
• این فرآیند دارای سرعت خنک کننده بالایی است که ریزساختارهای ظریفی را ایجاد می کند.
• این فرآیند امکان کنترل عالی بر منبع تغذیه لیزر و مسیر لیزر را فراهم می کند.
• ساختاری که در این فرآیند ایجاد می شود فاقد ترک و تخلخل است.
• این فرآیند از فناوری فشرده استفاده می کند.
• این فرآیند برای کاربرد مواد درجه بندی شده مناسب است.
• این فرآیند برای تولید تقریباً توری مناسب است.
• برای تعمیر قطعات، این فرآیند شرایط خاصی را فراهم می کند.

نقش لیزرهای فیبر در LMD چیست؟

لیزرهای فیبر، همچنین به عنوان لیزرهای فیبر نوری شناخته می­ شوند، بر اساس اصل بازتاب داخلی کل (TIR)  از پدیده TIR در فیبرهای نوری برای انتقال نور استفاده می­ کند. این لیزرها قادر به انتقال نور در فواصل زیاد هستند و همچنین به کاهش اعوجاج پرتو لیزر ناشی از اثرات حرارتی کمک می­ نماید. لیزرهای مبتنی بر فیبر نوری قادر به ارائه توان خروجی بالاتری نسبت به سایر انواع لیزرهای مختلف هستند. این لیزرها برای ارائه توان خروجی مستمر در محدوده کیلووات با خنک کننده موثر، باید نسبت سطح به حجم بالایی داشته باشند.

حتما مطالعه کنید : جوش لیزری تک کریستالی روی پره های توربین

کاربردهای رسوب فلزات با استفاده از لیزر چیست؟

رسوب لیزری فلز یا LMD برای تعدادی از عملیات تولید صنعتی استفاده می ­شود. این فرآیند در سال­ های اخیر نسبت به فرآیندهایی مانند پاشش حرارتی و جوشکاری قوس فلزی با گاز محبوبیت بیشتری به دست آورده است. برخی از کاربردهای گسترده ته نشینی فلزات با لیزر عبارتنداز:

1. برای تعمیر ابزار سینتر استفاده می­ شود.
2. برای تعمیر قطعات هوافضا و خودرو استفاده می­ شود.
3. برای تعمیر پره های توربین استفاده می­ شود.
4. برای پوشش سطح ابزارهای حفاری نفت استفاده می ­شود.
5. برای ساخت و تعمیر ایمپلنت های پزشکی استفاده می­ شود.
6. برای نمونه سازی سریع استفاده می­ شود.
7. برای ساخت کامپوزیت زمینه فلزی استفاده می­ شود.
8. برای تولید سطوح خود روان کننده استفاده می­ شود.
9. برای تعمیر ابزارهای خورده استفاده می ­شود.

ویژگی ­های انعطاف پذیر برای قطعات فلزی و آلیاژی در LMD

فرآیند رسوب لیزری فلز یا LMD اجازه می ­دهد تا توان اعمال شده را از قبل کنترل کنید. پودر فلز با توجه به توان خروجی مشخص شده تزریق می شود و برای تولید آلیاژهای سفارشی استفاده می­ گردد و اگر ترکیب دقیق نباشد، بدست آوردن آلیاژ مورد نیاز ممکن است دشوار باشد. برخی از آلیاژهای معمولی که از طریق این فرآیند تولید می­ شوند عبارتند از: آهن-تانتالوم، آهن مس و تیتانیوم-تانتالوم.

چرا لیزر CO2 برای LMD استفاده نمی ­شود؟

در ابتدا، زمانی که فرآیند رسوب فلز لیزر برای اولین بار معرفی شد، لیزرهای CO2 به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند. لیزرهای دی اکسید کربن می ­توانند یک پرتو پیوسته با توان بسیار بالا از نور IR با باندهای طول موج اصلی از ۹.۶ تا ۱۰.۶ میکرومتر تولید کنند. با این حال، با توسعه لیزرهای فیبر، استفاده از لیزر CO2 کاهش یافت. این لیزرها نسبتاً پرهزینه‌تر بودند و اجازه جریان کنترل‌شده توان لیزر را نمی‌دادند.