Projektets mål är att utveckla ny processteknik som gör laserytbehandling
konkurrenskraftig vid beläggning av större ytor med tjocka skikt.
Målet med projektet är att kunna utföra högkvalitativa och ekonomiskt
konkurrenskraftiga beläggningar av högtemperaturmaterial på större ytor med
laser genom att:
- Utveckla processteknik för att kombinera andra värmekällor med
laserytbehandling för beläggning med högtemperaturmaterial.
- Dokumentera materialegenskaperna för undersökta materialsystem
- Utveckla, utprova och demonstrera tekniken på utvalda applikationer
En inledande litteraturstudie (Laser Surface Cladding) visade att det finns
potential för en ökad beläggningskapacitet, den största flexibiliteten
uppnås med en kombinationsprocess laser och induktionsvärmning.
Litteraturstudien visade även att materialkombinationer som normalt inte kan
laserpåsvetsas utan sprickbildning, kan beläggas med en hastighet upp till 3
ggr den ursprungliga med kombinationsprocessen laser/induktion.
Arbetet fortsatte därefter med kontroll av var beläggningskapacitetens tak
ligger med den utrustning vi har till vårt förfogande d.v.s laserpåsvetsning
vid rumstemperatur utan induktionsvärmning. Även materialegenskaper
undersöktes och verifierades för att kunna nyttjas som referens. Alla försök
har genomförts med multivariat försöksplanering. Och för att uppnå ett
påsvetsat skikt »1mm med en bredd av 14 mm utan porer, bindfel och sprickor,
fann vi att maximal påsvetsningshastighet är ca 0.5 m/min.
En omfattande energistudie har genomförts för att undersöka hur den av
lasern avgivna energin fördelas och utnyttjas vid laserpåsvetsning.
Undersökning som resulterat i en vetenskaplig avhandling visar att ca 60%
av den tillförda energin inte kommer processen tillgodo p.g.a.
reflektionsförluster, detta trots att ytan blästrats för att uppnå högsta
möjliga energiabsorption av laserljuset. Då en så omfattande andel av den
tillförda energin reflekteras bort, genomfördes försök för att kontrollera
om det finns andra absorptionshöjande åtgärder som är bättre än blästring.
Vi fann dock att blästring av ytan tillsammans med det blästringsmedel som
vi använder oss av sen tidigare ger högsta möjliga energiupptag.
Vi har även undersökt om ordningen som pulvermaterialet d v s de strängar
som påsvetsas på substratmaterialet kan ha någon positiv effekt på
beläggningskapaciteten. Försöken uppvisade ingen förhöjd
beläggningskapacitet. Däremot kunde vi konstatera att en jämnare ytprofil
bildas om man påsvetsar strängar med mellanrum mellan strängarna och
därefter fyller det bildade ”diket”. Metoden kan bli intressant eftersom
tidskrävande efterbearbetning vanligtvis är dyr och vissa fall omöjlig att
genomföra.
En försöksomgång med kombinationsprocess, induktion och laser har
genomförts. Olyckligtvis visade det sig att en spegel var defekt i lasern
vid detta provtillfälle och har gett upphov till en osymmetrisk
energifördelning, vilket medför att energidensiteten blev något låg på en
avgränsad area bestrålad av lasern. Vilket har förorsakat materialdefekter
längs en begränsad area. I övrigt är ytbeläggningarna intakta utan vare sig
porer eller bindfel genom hela provserien upp till en beläggningshastighet
av 1,4 m/min.
Ytbeläggningshastigheten kan därmed höjas från dagens 0.5 m/min till 1.2
m/min med tillskott av induktionsvärme med bibehållna materialegenskaper.
Vilket är mer än en fördubbling av den ytbeläggningshastighet som går att
uppnå enbart med laser. Ytterligare en provomgång kommer att kunna bekräfta
detta.
Vi har visat att en processteknik, induktion/laser, gör det möjligt att
ytbelägga större ytor än vad man gör idag. Materialegenskaperna har
dokumenterats för de material vi har provat. Tekniken har demonstrerats på
en utvald applikation.