ترسيب المعادن بالليزر: 7 عوامل مهمة تتعلق به


المحتويات

  • ما هو ترسيب المعادن بالليزر؟
  • كيف تتم عملية ترسيب المعادن بالليزر؟
  • ما هي مزايا ترسيب المعادن بالليزر؟
  • ما هو عمل ألياف الليزر في LMD؟
  • ما هي تطبيقات ترسيب المعادن بالليزر؟
  • ميزات مرنة للمكونات المعدنية والسبائك في LMD
  • لماذا لا يتم استخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون في LMD؟

ما هو ترسيب المعادن بالليزر؟

يشير ترسيب المعدن بالليزر أو LMD إلى عملية تكوين تجمع من المعدن المنصهر على ركيزة معدنية بمساعدة الليزر. يتم استخدام تيار غاز لحقن مسحوق معدني في الركيزة. يشكل هذا المسحوق المعدني الممتص رواسب معدنية على ركيزة المعدن. تُستخدم عملية التصنيع الإضافي هذه لعدة أغراض مثل إصلاح المكونات المعدنية ، وتشكيل المعادن أو أدوات السبائك ، والبراغي المعدنية ، والصمامات ، وما إلى ذلك. أصبح ترسيب المعادن بالليزر تقنية مستخدمة على نطاق واسع في مجال التصنيع.

ترسيب المعادن بالليزر
ترسب طبقة معدنية على سطح بواسطة LMD. مصدر الصورة: http://Firstcomer, Роботизированная лазерная наплавка в импульсном режиме, CC BY-SA 4.0

كيف تتم عملية ترسيب المعادن بالليزر؟

تتضمن عملية ترسيب المعدن بالليزر استخدام فوهات جانبية أو متحدة المحور لنفخ المسحوق في منطقة المعالجة الخاصة بالمعدن. بشكل عام ، المسحوق المستخدم للكسوة بالليزر معدني بطبيعته. يتفاعل المسحوق مع شعاع الليزر الذي يسخن الجسيمات إلى نقاط انصهارها. ثم يشكل المسحوق المذاب البركة المعدنية على السطح. يتم تبريد هذا البركة المعدنية لاحقًا لتشكيل طبقة معدنية على السطح كما هو مطلوب. في بعض الأحيان يتم تحريك الركيزة لتقوية الترسيب المعدني.

يتم التحكم في حركة الركيزة باستخدام CAD أو نظام التصميم بمساعدة الكمبيوتر. يتم استخدامه لزرع المواد الصلبة في نمط من المسارات. يتم الحصول على النمط المطلوب بعد انتهاء المسار. في بعض التصميمات ، يكون نظام الليزر أو الفوهة متحركًا ويتحرك فوق ركيزة ثابتة لإنتاج مسارات صلبة. يتم بناء طبقات متعددة واحدة فوق الأخرى من أجل تكوين مكون ثلاثي الأبعاد. الدقة الهندسية عالية لهذه العملية.

4 أنواع مختلفة من أنظمة تغذية المسحوق المعدني. !. نظام الأسلاك ، 2. نظام الفوهة الجانبية ، 3. نظام الفوهة الشعاعية ، 4. نظام الفوهة المخروطية. مصدر الصورة: المادةتكوينات فوهة الكسوة بالليزرCC BY-SA 3.0

ما هي مزايا ترسيب المعادن بالليزر؟

اكتسبت عملية ترسيب المعادن بالليزر شعبية أكبر في السنوات الأخيرة عبر عمليات مثل الرش الحراري ولحام القوس المعدني بالغاز للأسباب التالية:

  • هذه العملية هي طريقة مناسبة تمامًا للأشياء من أي شكل وبنية.
  • هذه العملية تخلق تشويهاً أقل من المسار المطلوب.
  • لا تؤدي هذه العملية إلى تبديد قدر كبير من الحرارة وتقليل الضرر الناتج عن الحرارة في المواد.
  • تُستخدم هذه العملية للحصول على تخفيف منخفض بين الركيزة والمسارات ، وفي نفس الوقت إنشاء رابطة معدنية قوية.
  • تتميز هذه العملية بمعدل تبريد مرتفع ينتج عنه بنى دقيقة دقيقة.
  • تتيح هذه العملية تحكمًا كبيرًا في مصدر طاقة الليزر ومسار الليزر.
  • الهيكل الذي تشكله هذه العملية خالي من الكراك والمسامية.
  • تستخدم هذه العملية تقنية مدمجة.
  • هذه العملية مناسبة لتطبيق المواد المتدرجة.
  • هذه العملية مناسبة تمامًا للتصنيع بالشكل القريب من الشبكة.
  • لإصلاح الأجزاء ، توفر هذه العملية ترتيبات خاصة.

ما هو دور ألياف الليزر في LMD؟

تعتمد الليزرات الليفية ، المعروفة أيضًا باسم ليزر الألياف الضوئية ، على مبدأ الانعكاس الداخلي الكلي (TIR). يستخدم ظاهرة TIR في الألياف الضوئية لنقل الضوء. هذه الليزرات قادرة على نقل الضوء لمسافات كبيرة وتساعد أيضًا على تقليل تشوه شعاع الليزر الناجم عن التأثيرات الحرارية. الليزر القائم على الألياف الضوئية قادر على توفير طاقة خرج أعلى من أنواع الليزر المختلفة الأخرى. تتطلب هذه الليزرات أن يكون لها مساحة سطح عالية إلى نسبة الحجم لتوفير طاقة خرج مستمرة من نطاق كيلو وات مع تبريد فعال. يتم استخدام الدليل الموجي للألياف الضوئية لتقليل تشوه المسار البصري الناجم عن المشكلات الحرارية. تعتبر هذه الليزرات أكثر قابلية للتحكم وموثوقية وثباتًا مقارنة بأنواع الليزر الأخرى (ثاني أكسيد الكربون أو ليزر Nd: YAG).

ما هي تطبيقات ترسيب المعادن بالليزر؟

يتم استخدام ترسيب المعادن بالليزر أو LMD في عدد من عمليات التصنيع الصناعية. اكتسبت العملية شعبية أكبر في السنوات الأخيرة على عمليات مثل الرش الحراري و لحام الغاز المعادن قوس. بعض التطبيقات واسعة الانتشار لترسيب المعادن بالليزر:

  1. يتم استخدامه لإصلاح أداة متكلس.
  2. يتم استخدامه لإصلاح مكونات الفضاء والسيارات.
  3. يتم استخدامه لإصلاح شفرة التوربينات.
  4. يتم استخدامه لطلاء سطح أدوات التنقيب عن النفط.
  5. يتم استخدامه لتصنيع الغرسات الطبية وإصلاحها.
  6. يتم استخدامه للنماذج الأولية السريعة.
  7. يتم استخدامه لتصنيع مركب المصفوفة المعدنية.
  8. يتم استخدامه لإنتاج سطح التشحيم الذاتي.
  9. يتم استخدامه لإصلاح الأدوات المتآكلة.
يستخدم LMD في عملية التلبيد بالليزر. 1الليزر 2نظام الماسح 3.نظام توصيل المسحوق 4. مكبس تسليم مسحوق 5 أسطوانة 6 مكبس تصنيع 7 سرير مسحوق التصنيع 8 الكائن الذي يتم تصنيعه (انظر الشكل الداخلي) A اتجاه المسح بالليزر B جزيئات المسحوق الملبد (الحالة البنية) C شعاع الليزر D تلبيد الليزر E سرير بودرة مُجهز مسبقًا (الحالة الخضراء) F المواد غير الملبدة في الطبقات السابقة. مصدر الصورة: جرينجرالتخطيطي SLSCC BY-SA 4.0

ميزات مرنة للمكونات المعدنية والسبائك في LMD

تسمح عملية ترسيب المعدن بالليزر أو LMD بالتحكم في الطاقة المطبقة مسبقًا. يتم حقن المسحوق المعدني وفقًا لمخرج الطاقة المحدد. يستخدم هذا لإنتاج السبائك المخصصة. قد يكون تكوين المواد المناسب أمرًا صعبًا. إذا لم تكن التركيبة دقيقة ، فقد يكون من الصعب الحصول على السبيكة المطلوبة. بعض السبائك الشائعة التي يتم تصنيعها من خلال هذه العملية هي الحديد - التنتالوم ، والنحاس الحديدي ، والتيتانيوم - التنتالوم.

لماذا لا يتم استخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون في LMD؟

في البداية ، عندما تم تقديم عملية ترسيب المعادن بالليزر لأول مرة ، تم إنشاء ثاني أكسيد الكربون CO2 تم استخدام الليزر على نطاق واسع. يمكن أن ينتج ليزر ثاني أكسيد الكربون شعاعًا مستمرًا عالي الطاقة من ضوء الأشعة تحت الحمراء مع نطاقات أطوال موجية أساسية تتراوح من 9.6 إلى 10.6 ميكرومتر. ومع ذلك ، مع تطور ألياف الليزر ، فإن استخدام ثاني أكسيد الكربون2 تم تقليل الليزر. كانت هذه الليزرات أكثر تكلفة نسبيًا ولم تسمح بالتدفق المتحكم فيه لطاقة الليزر.

لمعرفة المزيد عن اللحام بأشعة الليزر ذات الصلة ، تفضل بزيارة https://lambdageeks.com/laser-beam-welding/

سانشاري تشاكرابورتي

أنا متعلم شغوف ، مستثمر حاليًا في مجال البصريات التطبيقية والضوئيات. أنا أيضًا عضو نشط في SPIE (الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات) و OSI (الجمعية البصرية في الهند). تهدف مقالاتي إلى تسليط الضوء على موضوعات البحث العلمي عالية الجودة بطريقة بسيطة ولكنها غنية بالمعلومات. العلم يتطور منذ زمن سحيق. لذا ، أحاول أن أستفيد من التطور وأقدمه للقراء. دعنا نتواصل من خلال https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

آخر المقالات