近期,弗劳恩霍夫激光技术研究所(Fraunhofer ILT)向外界宣布开发了一种新的混合工艺,称为同步加工和涂层(SMaC),将激光材料沉积与车削、磨削或铣削技术相结合。SMaC 可以快速有效地涂覆高强度涂层材料,并同时进行机械加工。SMaC 将使该行业能够生产具有延长使用寿命和延长运行周期的部件,这一优势对能源行业、移动行业和化工行业极具吸引力。
涂料有助于保护部件免受各种损坏和磨损。它们可以改善部件表面的物理或化学性质,或赋予它们某些功能。由于它们的绝缘或反射特性,它们还可以帮助节省能源。Fraunhofer ILT涂层LMD和热处理小组负责人Viktor Glushych解释道:“我们将机械加工与超高速激光材料沉积(EHLA)结合到了一个工艺步骤中。这使我们能够显著缩短处理时间。根据要求轮廓和涂层材料,工艺时间可以减少60% 以上。”
SMaC 解决了高强度防腐和耐磨保护涂层的一个基本问题:涂层越硬,保护越好,但后处理越复杂。SMaC 的独特之处在于它利用了EHLA 过程中产生的余热。在激光材料沉积之后,涂层材料仅表现出其硬度的一小部分,因为存在几百摄氏度的余热。在并行进行的机械加工中,由于涂层材料在沉积后立即进行加工时会更软,因此可以以更高的切削速度操作刀具。
Glushych 澄清道:“通过SMaC,可以经济地涂覆耐腐蚀和耐磨涂层。与通常的顺序加工相比,实现了更高的表面质量和更长的刀具寿命。”EHLA 工艺可用于加工高强度涂层材料,甚至是高熵合金或金属玻璃,而这些材料很难使用传统方法进行加工。
SMaC 的广泛应用
SMaC 允许用户以高效、经济和通用的方式涂覆组件。然而,从生态学的角度来看,这一新工艺也很有趣,因为组件在使用中可以保持更长的时间不受损坏,从而降低了更换频率。Glushych 解释道:SMaC 决定性地延长了部件、组件和整机的使用寿命、运行周期和维护间隔,提高了部件的原材料和能源效率,最大限度地减少了机器停机时间。
更少的备件意味着更少的原材料使用、更少的维护、更少的运输和仓储。对许多公司来说,这意味着他们可以更独立地工作,更可靠地计划。换句话说,他们实现了更大的生产弹性。例如近年来,一些公司因功能性金属部件的交付时间过长而放缓。SMaC 将有助于扭转这一趋势。
Glushych 在描述其优势时表示:SMaC 效率高,节省能源、时间和资源。原则上,该工艺适用于需要涂覆但又要进行后期机加工的应用。例如,它可以用于生产腐蚀和磨损保护涂层、具有硬磁和软磁性能的涂层,或用于生产耐腐蚀的滑动轴承涂层和其他功能表面。
例如,可以在能源行业和整个移动行业中找到SMaC 的适用场景。在化学工业中,表面必须承受高度侵蚀性的物质。在采矿行业,SMaC 技术成功地防止了部件的快速磨损。 SMaC 不仅应用领域众多,而且种类繁多。
Glushych 表示:在即将出台的欧7 标准的背景下,汽车刹车制动盘的EHLA 涂层被认为是一种非常有前途的解决方案,可以减少制动过程中的颗粒物排放。通过同时涂层和机加工,可以更快、更高效地制造某些制动盘涂层。同时,研究团队的另一个测试应用是电池技术中多材料涂层的生产。在不久的将来,这种新的组合工艺将为激光涂层技术开辟出许多新的应用领域。
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