3. Технология наплавки.

3.1 Обоснование выбора способа наплавки.

Лазерная наплавка – процесс, идеально подходящий как для создания совершенно новой поверхности, так и восстановления поврежденных или изношенных поверхностей.

Для восстановления торца пер лопаток турбин будет использоваться технология порошковой проволокой. Данная технология наплавки характеризуется минимальными тепловложениями в наплавляемую деталь по сравнению с традиционными способами наплавки, что позволяет добиться сохранения прецезионных геометрических размеров восстанавливаемой детали в поле допуска.

Технология позволяет получить 100%-ое металлургическое соединение при минимальном оплавлении основы и благодаря своим достоинствам ее применяют во многих отраслях промышленности, в том числе аэрокосмической, автомобильной, судовой, нефтегазовой, транспортной, энергетической и др.

При выборе лазерной наплавки необходимо обращать внимание на то, что этот процесс является дорогостоящим (на данный момент развития лазерной техники). Как следствие, потенциал технологии развивается недостаточно быстро.

Импульсная лазерная наплавка предлагает новые возможности по восстановлению изношенных деталей. Очень часто данные подходы являются единственно возможными и экономически-эффективными.

Импульсная лазерная наплавка новых изделий может привести к улучшенным механическим характеристикам, таким как повышенная износостойкость.

Некоторые преимущества, которыми обладает технология лазерной наплавки перед другими способами[15]:

1.Технология импульсной лазерной наплавки отличается наименьшей энергоемкостью и характеризуется минимальными значениями удельной погонной энергии Дж/мм, что обеспечивает минимальное количество тепла вкладываемое в наплавляемую деталь и позволяет получить минимальные деформации после наплавки.

2. Высокий коэффициент сосредоточенности лазерного сварочного источника энергии, диаметр сфокусированного пятна лазерного луча составляет менее 600 мкм, позволяет получить минимальные объемы ванны расплава присадочного материала и соответственно минимальные тепловые вложения в наплавляемую деталь.

3. Скорость охлаждения наплавленного поверхностного слоя достигает 10³ – 10⁴ град/см, что приводит к формированию чрезвычайно мелкодисперсной структуры, обладающей повышенной износостойкостью.

4. После импульсной лазерной наплавки расстояние между осями дендритов уменьшилось в 10 – 100 раз по сравнению с электродуговой наплавкой. Так характерное расстояние между вторичными осями дендритов при лазерной наплавке составляет 1,5 – 2,5 мкм, в то время как при электродуговой 200 мкм и более.

5. Технология импульсной лазерной наплавки обеспечивает минимальный коэффициент перемешивания наплавленного поверхностного слоя с подложкой, что позволяет уже при минимальной толщине наплавленного слоя получить заданные физико-механические и физико-химические свойства поверхностного слоя.

6. Лазер, в настоящее время, является единственным доступным сварочным источником энергии, который, при атмосферных условиях, позволяет получить плотности мощности более 10⁶ Вт/см², которые необходимы для реализации режима глубокого проплавления и соответственно минимальных тепловых вложениях в наплавляемую деталь.

Для импульсной лазерной наплавки применяются газовые лазеры с коэффициентом полезного действия (КПД) 8 - 12%, твердотельные стержневые с КПД до 3%, дисковые лазеры с КПД 25% и выше, а также новый вид твердотельных лазеров – волоконные лазеры с КПД 25% и выше. Высокий КПД лазеров делает применение лазерной наплавки в производстве чрезвычайно конкурентно способным способом наплавки и экономически эффективным.