Processutveckling för laserytbehandling med högtemperaturmaterial på stora ytor

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.Godkänd; 2001; 20080525 (ysko