侵权投诉
当前位置:

OFweek激光网

激光设备与仪器

正文

Fraunhofer研究所开发超高速激光材料沉积技术

导读: ?直接能量沉积-DED技术,由激光在沉积区域产生熔池并高速移动,材料以粉末或丝状直接送入高温熔区,熔化后逐层沉积,称之为激光直接能量沉积增材制造技术。

直接能量沉积-DED技术,由激光在沉积区域产生熔池并高速移动,材料以粉末或丝状直接送入高温熔区,熔化后逐层沉积,称之为激光直接能量沉积增材制造技术。

该技术只能成形出毛坯,然后依靠数控加工达到其净尺寸。其中,送粉式的LENS技术(DED技术的一种)在国内外航空航天零件修复领域有着广泛的作用。

有没有一种可能?使得直接能量沉积技术所实现的表面质量更高,甚至达到涂层的效果?针对这一痛点,Fraunhofer激光技术研究所(ILT)的研究人员开发了一种用于涂层和修复金属部件的增材制造方法-EHLA超高速激光材料沉积技术。

blob.png

Fraunhofer激光技术研究所认为,超高速激光材料沉积技术(EHLA)具有替代当前腐蚀和磨损保护方法如硬镀铬和热喷涂的潜力。

镀硬铬是一种传统的表面电镀技术,已经应用长达70多年。镀铬层硬度高、耐磨、耐蚀并能长期保持表面光亮且工艺相对比较简单,成本较低。长期以来,铬镀层除了作为装饰涂层外,还广泛作为机械零部件的耐磨和耐蚀涂层。电镀硬铬镀层技术常常用来修复破损部件。

但电镀硬铬工艺会导致严重的环境问题,镀铬工艺使用的铬酸溶液,会产生含铬酸雾和废水,而且还有其它一些缺点,如:硬度比一些陶瓷和金属陶瓷材料低,且硬度还会随温度升高而降低;镀铬层存在微裂纹,不可避免产生穿透性裂纹,导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀基体,造成镀层表面出现锈斑甚至剥落;电镀工艺沉积速度慢,,也不利于厚镀层的应用。

热喷涂是指将细微而分散的金属或非金属的涂层材料,以一种熔化或半熔化状态,沉积到一种经过制备的基体表面,形成某种喷涂沉积层。涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量,将热喷涂材料加热到塑态或熔融态,再经受压缩空气的加速,使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒,因受冲压而变形,形成叠层薄片,粘附在经过制备的基体表面,随之冷却并不断堆积,最终形成一种层状的涂层。该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。

根据Fraunhofer激光研究所,EHLA工艺在效率和速度方面均优于现有的抗腐蚀和耐磨损涂层保护方法。Fraunhofer可以在短时间内使用EHLA技术在大面积的零部件上沉积十分之一毫米的薄层,并且节约资源,加工过程具有经济性。

blob.png

图片:EHLA工艺的发明者,Thomas Schopphoven, Gerhard Maria Backes以及Andres Gasser

EHLA通过激光熔化金属粉末,金属粉末以液态金属的形态“滴入”焊池而不是以半熔化的烧结颗粒形态粘结在一起。这是有益的,因为这意味着层更均匀,并且需要更少的材料。

凭借EHLA工艺,Fraunhofer表示,该工艺对当前抗腐蚀和磨损保护的加工工艺具有改进作用。由于硬铬电镀消耗大量能量并且具有粘合和孔隙率的缺点,而热喷涂在所用材料方面可能相当浪费。相比之下,EHLA方法加工出来的涂层是无孔的,从而改善粘合情况并降低裂纹和孔隙的发生的可能性。 除此之外,根据Fraunhofer,EHLA技术比热喷涂节约90%的材料。

blob.png

图片:EHLA工艺

有趣的是,Fraunhofer建议新的EHLA工艺可用于修复现有的金属部件。据悉,由阿克伦大学研究通过增材制造技术来修复金属部件。在与飞机维修公司合作之后,该大学的NCERCAMP开发了一种超音速粒子沉积(SPD)技术,通过一种高压喷射方法,压缩空气赋予超音速射流中的金属颗粒足够的能量冲击固体表面,以实现与固体表面的粘结,而不会出现在焊接或高温热喷涂过程中产生的热影响区。如果获得FAA认证,阿克伦大学的SPD技术可以应用于修理金属飞机部件 。Fraunhofer的EHLA工艺也可以同样具备这样的应用,而哪一种工艺更适合?本站将保持持续关注。


声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,除OFweek官方账号外,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

OFweek品牌展厅

365天全天候线上展厅

我要展示 >
  • 激光工程
  • 研发工程
  • 光学工程
  • 猎头职位
更多
X
文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码: