Materiali che richiedono pre-trattamento termico prima del rivestimento laser

Il rivestimento laser è una tecnologia avanzata di modifica della superficie che forma un rivestimento di legame metallurgico ad alte-prestazioni sulla superficie del substrato fondendo i materiali di rivestimento e la superficie del substrato con un raggio laser ad alta-energia. Tuttavia, per alcuni materiali, diretto Rivestimento lasersenza pre-trattamento termico spesso porta a gravi difetti come crepe, pori o scarsa forza di adesione nello strato di rivestimento. Il trattamento pre-termico riduce principalmente il gradiente di temperatura tra la zona di rivestimento e il substrato, allevia lo stress termico generato durante il rapido processo di riscaldamento e raffreddamento e migliora la microstruttura e le proprietà meccaniche del substrato, ponendo così una solida base per un rivestimento di alta-qualità. La selezione dei materiali che necessitano di trattamento pre-termico è strettamente correlata alla loro composizione chimica, al contenuto di carbonio e alla conduttività termica.

Gli acciai ad alto-carbonio e alto{1}legati sono i materiali principali che richiedono un pre-trattamento termico primaRivestimento laser. Gli acciai con un contenuto di carbonio superiore allo 0,4%, come l'acciaio 45#, l'acciaio per utensili T10 e varie leghe di acciaio strutturale contenenti cromo, molibdeno o vanadio, hanno scarsa conduttività termica ed elevata temprabilità. Durante il rivestimento laser diretto, il rapido aumento e diminuzione della temperatura causerà uno stress termico significativo nel substrato, inducendo facilmente crepe sia nello strato di rivestimento che nella zona-influenzata dal calore. Inoltre, anche la ghisa, in particolare la ghisa ad alto contenuto di cromo e la ghisa sferoidale, richiede il preriscaldamento. Le ghise contengono fasi di grafite con distribuzione non uniforme e l'irradiazione laser ad alta-temperatura può facilmente causare l'ossidazione della grafite e l'espansione del volume, portando alla concentrazione di stress interno; il trattamento pre-termico può omogeneizzare il campo di temperatura e ridurre tali rischi. Anche alcuni metalli refrattari e le relative leghe, come le leghe di titanio e le superleghe a base di nichel-utilizzate nei settori aerospaziali, necessitano di un adeguato trattamento pre-termico a causa della loro elevata sensibilità allo shock termico.

Per i materiali sopra menzionati, il pre-trattamento termico non è un processo facoltativo ma una garanzia fondamentale per il successo dell'operazioneRivestimento laser. Un pre-riscaldamento adeguato può non solo prevenire efficacemente la generazione di crepe e altri difetti, ma anche migliorare la bagnabilità della polvere di rivestimento sulla superficie del substrato, promuovendo la formazione di una densa interfaccia di legame metallurgico. Inoltre, il pre-trattamento termico può affinare la microstruttura del substrato, ridurre la differenza di durezza tra lo strato di rivestimento e il substrato e migliorare la resistenza complessiva all'usura, alla corrosione e alla fatica della parte rivestita. Va notato che la temperatura di pre-riscaldamento e il tempo di mantenimento devono essere controllati con precisione in base al tipo di materiale specifico e alle dimensioni della parte; un preriscaldamento eccessivo potrebbe portare alla crescita della grana del substrato, mentre un preriscaldamento insufficiente non può ottenere l'effetto di distensione desiderato