Revêtement de fil chaud laser

APERÇU
 
Bien qu'il existe de nombreux procédés de soudage que vous pouvez utiliser pour le revêtement et le rechargement dur, tous ne sont pas idéaux pour le dépôt de grandes quantités de matériaux où une chaleur et une dilution minimales sont nécessaires. Les procédés à l'arc les plus courants, tels que le soudage à l'arc au gaz tungstène (GTAW) ou le soudage à l'arc au gaz métal (GMAW), nécessitent souvent plusieurs couches pour atteindre la chimie appropriée et ont tendance à déposer des couches plus épaisses avec plus de chaleur. Pour résoudre ces problèmes de traitement à l'arc, un revêtement laser avec de la poudre a été accepté; cependant, il a des taux de dépôt inférieurs et une «surpulvérisation» élevée (matériau qui ne colle pas au revêtement). Toutes ces approches signifient une augmentation du temps total nécessaire pour terminer le processus de revêtement. En augmentant le taux de dépôt tout en minimisant la quantité de matériau nécessaire pour obtenir la bonne chimie, on pourrait économiser des centaines ou des milliers de livres de matériau revêtu et entraîner des économies de coûts significatives pour une entreprise. Un processus qui répond à ces conditions est le revêtement par fil chaud au laser, qui peut être un processus à considérer si vous habillez de grandes surfaces sur une base annuelle et souhaitez augmenter votre taux de production tout en minimisant vos coûts de matériaux. Ce livre blanc se concentrera sur les avantages du revêtement au fil chaud au laser par rapport aux autres procédés de soudage, soulignera le potentiel d'économies de coûts et expliquera comment savoir s'il s'agit du bon procédé pour votre application.

Pourquoi le revêtement par fil chaud au laser par rapport au soudage traditionnel?

Le revêtement par fil chaud au laser est un processus de soudage qui combine un fil préchauffé avec un faisceau laser et offre de nombreux avantages par rapport aux procédés de soudage traditionnels par revêtement / face dure. Il est idéal pour la résistance à la corrosion et à l'usure, lorsque vous avez une pièce très détaillée ou lorsque des spécifications chimiques exactes doivent être respectées. Il est également idéal si vous avez une situation dans laquelle vous avez besoin d’une liaison métallurgique capable de supporter une contrainte qui n’entraînera pas l’écaillage du revêtement.

Le revêtement par fil chaud laser fournit des taux de dépôt de volume élevés avec une vitesse de déplacement élevée et un apport de chaleur minimal. Cependant, contrairement aux systèmes de fil chaud CC ou CA utilisés dans GTAW, qui peuvent facilement atteindre un état où le fil chauffant se cassera en arc, le bloc d'alimentation Power Wave® surveille l'état du fil chaud et supprime tout arc prolongé maximisant le température du fil, qui fond rapidement dans la flaque d'eau. Comme ce processus n'est pas dépendant de «l'arc», il n'est pas affecté par les mêmes facteurs qui ont un impact sur un arc, comme la vitesse et la contamination de surface. Le résultat est que le procédé peut être mis en oeuvre à des vitesses plus élevées, ce qui donne des couches plus minces, avec moins d'apport de chaleur, et par conséquent, moins d'impact dimensionnel ou métallurgique sur une pièce.


En raison de ces caractéristiques, le revêtement par fil chaud au laser a un taux de dilution inférieur à celui des autres procédés de soudage à l'arc. Là où d'autres procédés à l'arc ayant des taux de dépôt similaires (GMAW ou GTAW) ont des taux de dilution aussi élevés que 30 pour cent, le revêtement de fil chaud laser est similaire à la poudre laser qui est souvent de 5 à 10 pour cent.

Le revêtement au laser à poudre offre également de nombreux avantages par rapport aux méthodes de soudage à l'arc traditionnelles. Avec le revêtement de poudre laser, toute l'énergie nécessaire pour chauffer et faire fondre la poudre et le substrat provient du laser. En utilisant un revêtement de fil chaud laser avec la même poudre laser, une partie de l'énergie provient du chauffage par résistance du fil, ce qui signifie que vous pouvez faire fondre la même quantité de matériau plus rapidement.

Le travail avec de la poudre présente de nombreux inconvénients. Par exemple, comme la plupart des processus de gainage introduisent la poudre dans le faisceau laser, une certaine quantité - généralement environ 10% - ne pénètre pas dans la flaque d'eau et est donc gaspillée. Donc, si vous utilisez 100 000 livres. de poudre par an à 20,00 $ / lb. et en perdre environ 10%, soit 200 000 $ de revenus perdus.


COMMENT LE REVÊTEMENT À FIL CHAUD AU LASER PEUT ÉCONOMISER DU TEMPS ET DE L'ARGENT


Dans de nombreuses applications, le revêtement est réalisé avec un alliage inoxydable ou un alliage de nickel utilisant GTAW, mais ce processus nécessite souvent plusieurs couches pour obtenir la chimie correcte et est un processus de dépôt très faible. Parce que le revêtement de fil chaud laser peut déposer un matériau de dilution inférieure à deux à trois fois la vitesse de GTAW, vous pouvez être en mesure de revêtir de plus grandes zones en utilisant moins de matériau que ce qui est possible par GTAW. Des études simples montrent que cela pourrait réduire le coût de revêtement par zone de près de cinquante pour cent par rapport à GTAW.

Une autre application potentielle du revêtement par fil chaud au laser est la réparation / remise à neuf de pièces de grande valeur endommagées ou usées. De nombreuses pièces industrielles s'usent ou sont endommagées dans une zone très sélective en fonctionnement normal. Souvent, ces structures ont des tolérances dimensionnelles serrées et / ou des exigences métallurgiques très spécifiques. Plusieurs fois, comme ces zones sont endommagées, les pièces sont simplement remplacées. Avec les caractéristiques de faible chaleur / faible dilution / dépôt élevé de la gaine à fil chaud laser, il peut être très économique de réparer ces pièces de grande valeur à une fraction du coût de remplacement. De plus, en sélectionnant le bon matériau à revêtir, il peut être possible d'augmenter la durée de vie de la pièce par rapport à la pièce non revêtue pour obtenir des performances améliorées. Cela peut être un moyen de diminuer les coûts de fonctionnement d'une machine.

CONCLUSION
 
Le revêtement par fil chaud au laser est le meilleur pour les dépôts à grand volume (lb / heure vs oz / heure) et sur les pièces qui nécessitent une réparation précise avec un apport de chaleur minimal. Seule une très fine couche de matériau est utilisée, produisant une forte liaison métallurgique avec le métal de base, à des fins de corrosion, d'usure et / ou de réparation. Bien que le coût en capital puisse être plus élevé pour le processus de revêtement par fil chaud au laser, des économies de coûts peuvent se produire grâce à une productivité accrue, à des économies de matériau et / ou à une réduction du coût du cycle de vie sur des pièces de grande valeur. Les modèles économiques indiquent qu'un certain retour sur investissement peut être inférieur à un an.