Nová metoda laserového plátování může podstatně snížit tvorbu jemných částic a opotřebení, například u kotoučových brzd.
Zabrzdit je těžké
Většina rotorů kotoučových brzd je vyrobena z šedé litiny. Tento materiál snese vysoké teploty, kterých brzdové komponenty často dosahují, a je relativně levný. Šedá litina se však snadno opotřebovává, vytváří pevné částice a koroduje. Řešením je nanesení tenké vrstvy tvrdšího materiálu - například nerezové oceli - na povrch brzdového rotoru, která jej ochrání před opotřebením i korozí. Žádná z technik, které se obvykle používají pro výrobu takových povlaků, však není u kotoučových brzd použitelná. Například povlaky vyrobené galvanickým pokovováním a tepelným nástřikem se metalurgicky nespojí s šedou litinou. To znamená, že se mohou odlupovat. Navíc jsou tyto metody nákladné na realizaci.
Ani tradiční laserové plátování (nazývané také laserové nanášení materiálu nebo LMD) není řešením. Při této technice se na povrch dílu nanese prášková nerezová ocel a k roztavení tohoto prášku i dílu se použije vysoce výkonný diodový nebo vláknový laser. Tím se znovu zpevní a vytvoří se nová vrstva povlaku, která má silnou metalurgickou vazbu se základním materiálem. Laser však také roztaví určité množství šedé litiny, takže část uhlíku z ní může migrovat do ocelového povlaku. Tím se povlak stane křehkým nebo v něm vzniknou trhliny či jiné vady, které by mohly zkrátit životnost dílu.
Nová technologie laserového plátování
Řešením je nový proces laserového nanášení materiálu. Metoda, nazvaná Extrémně vysokorychlostní laserová depozice materiálu (nebo její zkratka EHLA), zavádí do laserového plátování několik klíčových inovací. Stejně jako tradiční LMD nanese EHLA na povrch kotoučové brzdy práškový kov a obojí roztaví pomocí vysoce výkonného diodového laseru (řada HighLight DL). EHLA však používá speciálně navrženou trysku, která umožňuje roztavení plátovacího prášku "za chodu" v laserovém paprsku ještě před jeho dopadem na povrchu dílu. Kapičky roztaveného kovu tak dopadají na díl ve velmi tenké vrstvě natavené šedé litiny. Všechen tento kov pak rychle ztuhne a vytvoří tenký povlak.
Metodou EHLA se nadměrně nezahřívá část brzdového rotoru a nemůže tak z něj do povlaku migrovat významné množství uhlíku. Ačkoliv předchází problémům se změnami samotného materiálu, vytváří pevnou tenkou vrstvu, která je metalurgicky spojena s dílem. Navíc je mnohem rychlejší a efektivnější z hlediska spotřeby prášku než tradiční laserové plátování.
EHLA je recept na úspěch
EHLA je flexibilní metoda, kterou lze přizpůsobit přesným požadavkům aplikace. Někdy může být užitečné nanášet dvě různé vrstvy. Plátovací tryska EHLA byla speciálně navržena tak, aby umožňovala použití více než jednoho práškového materiálu najednou. Při vytváření této vrstvy je výkon laseru nastaven tak, aby se tvrdší materiál neroztavil. Malé práškové částice jednoduše „zapíchnou“ do pevné ocelové vrstvy třeba jako borůvky při pečení koláče. Vznikne tak vnější vrstva extrémně odolná proti opotřebení. Tato vnější vrstva je však křehká, a proto náchylná k praskání, které může následně propustit vlhkost. Proto se nejprve nanese podkladová vrstva pouze z čisté nerezové oceli, která díl "utěsní" a zabrání přístupu vlhkosti.
EHLA je rychlejší a využívá kovový prášek efektivněji než tradiční laserové plátování, což znamená, že je nákladově efektivnější. Navíc je použitelná i pro mnoho jiných materiálů než jen pro šedou litinu a nerezovou ocel.
Zaujal vás článek? Přečtěte si více o tématu v aplikační zprávě Laserové navařování a plátování.