Bu məqalədə lazer örtüyünün əsas prinsiplərini, material seçimini, proses parametrlərinə nəzarəti, avadanlıqların konfiqurasiyasını və sənaye tətbiqini əhatə edən lazer örtük texnologiyasının tədqiqat tərəqqisi nəzərdən keçirilir. Lazer örtüyü kiçik istilik təsir zonası və yüksək yapışma gücü sayəsində materialların səth performansını yaxşılaşdırmaq üçün böyük tətbiq perspektivlərinə malikdir. Məqalədə lazer üzlük materiallarının seçim meyarları, metal/keramika/kompozit materialların tədqiqi və işlənib hazırlanması vəziyyəti, lazer/skan/qazdan mühafizə parametrlərinin optimallaşdırılması strategiyası təhlil edilir, lazerlər/nozzilər/nəzarət kimi avadanlıqların inkişaf istiqamətləri müzakirə olunur. sistemləri və aerokosmik, avtomobil, metallurgiya və digər sahələrdə tətbiq nümunələrini sadalayır. Lazer üzlük texnologiyası və avadanlıqlarının gələcək innovasiyası bu texnologiyanın həyat dövrü xərclərinin azaldılmasında və məhsulun etibarlılığının artırılmasında mühüm rolunu təşviq edəcəkdir.

Lazer üzlük texnologiyası üzlük materialını əritmək üçün istilik mənbəyi kimi yüksək güclü lazerdən istifadə edən və sonra üzlük təbəqəsi yaratmaq üçün onu üzlük materialının səthinə yatıran texnologiyadır. Ənənəvi üzlük texnologiyası ilə müqayisədə, lazer üzlük kiçik istilik təsir zonası, yüksək yapışma gücü və yerli dəqiq təmirə nail ola biləcək üzlük materialının demək olar ki, heç bir ön işlənməsinin üstünlüklərinə malikdir. Lazer örtük təbəqəsi, istilik gərginliyini və qalıq stressi azaltmağa və bağlanma gücünü yaxşılaşdırmağa kömək edən substrat ilə bir gradient quruluşa malikdir. Lazer üzlük texnologiyası 1960-cı illərdə təklif olunduğundan, lazer texnologiyası və materialşünaslığın inkişafı ilə, səth mühəndisliyi sahəsində geniş istifadə olunan əsas texnologiyaya çevrildi.

Qaz məşəli ilə örtülmə ilə müqayisədə lazer örtüyü dar bir istilik təsir zonasına, kiçik qalıq stressə və substrata az istilik təsirinə malikdir. Plazma püskürtmə ilə müqayisədə, lazer örtük təbəqəsi substrata möhkəm qaynaqlanır və yüksək yapışma gücünə malikdir. Elektron şüa örtüyü ilə müqayisədə, lazer örtükləri vakuum olmadan idarə edilə bilər və avtomatlaşdırılması asandır. Ümumiyyətlə, lazer örtüyü örtük prosesi zamanı yüksək güc sıxlığı, güclü kollimasiya və lazerlərin yüksək nəzarət çevikliyinin üstünlüklərini birləşdirir və material səthinin modifikasiyasında aşkar üstünlüklərə malikdir.

Lazer örtük texnologiyası metal və ya qeyri-metal materialların səthində xüsusi tərkibə və xassələrə malik örtük yarada bilər və unikal aşınma müqavimətinə, korroziyaya davamlılığa, oksidləşmə müqavimətinə, yüksək temperatura, yorğunluğa və material səthinin digər çox funksiyalarına nail ola bilər. , bu da materialın tətbiq dairəsini xeyli genişləndirir. Lazer örtük texnologiyası aerokosmik, avtomobillər, qəliblər, metallurgiya, maşınqayırma, kimya, fotovoltaiklər, biotibb və s. kimi bir çox sənaye sahələrində geniş şəkildə istifadə edilmişdir ki, bu da məhsulun performansını və ömrünü yaxşılaşdırmaq üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir.

1 Lazer üzlük materialları üzərində tədqiqat

1.1 Lazer üzlük materiallarının seçimi və xüsusiyyətləri
Yüksək keyfiyyətli üzlük təbəqələri əldə etmək üçün uyğun üzlük materiallarının seçilməsi çox vacibdir. Ümumiyyətlə, əla lazer udma performansı tələb olunur və materialın ərimə nöqtəsi, sıxlığı, diffuziyası və qalıq gərginliyi kimi parametrlər nəzərə alınır. Tez-tez istifadə olunan materiallara metal tozları (kobalt əsaslı, nikel əsaslı və s.), keramika tozları (alüminium oksidi, silisium karbid və s.) və yuxarıda göstərilən materiallardan hazırlanmış əvvəlcədən ərintili birləşmələr və ya qarışıqlar daxildir. Funksional gradient materialları da müxtəlif materiallardan istifadə etməklə dizayn edilə bilər.

Yaxşı lazer udma performansına əlavə olaraq, üzlük materialları da orta ərimə nöqtəsinə, yüksək sabitliyə, yaxşı nəmlənmə qabiliyyətinə və substrat ilə metallurgiya birləşməsinə malik olmalıdır. Metal üzlük materialları yaxşı çeviklik və sıxlıq təmin edə bilər, keramika üzlük materialları isə yüksək sərtliyə və kimyəvi sabitliyə malikdir. Materialların rasional seçilməsi ilə bir çox xüsusiyyətlərə malik kompozit örtük təbəqəsi əldə edilə bilər.

1.2 Lazer üzlük materiallarının funksiyaları və performansı
Müxtəlif lazer üzlük materiallarını seçməklə, əla sərtlik, aşınma müqaviməti, korroziyaya davamlılıq, termal yorğunluq müqaviməti, oksidləşmə müqaviməti, yüksək temperatur müqaviməti, biouyğunluq və s. əldə edilə bilər, örtük materialının səthinə hərtərəfli əla performans verir. Üzlük qatının performansı materialın tərkibi və komponentlərin böyüklüyü, lazer prosesinin parametrləri və s. kimi amillərlə sıx bağlıdır. Məsələn, aşınmaya davamlı örtük təbəqəsi olan WxC-NiCrBSi kimi metal-keramika kompozit materialları seçməklə həm metal çevikliyi, həm də yüksək keramika sərtliyi ilə əldə edilə bilər. Inconel 718 alaşımlı üzlük materiallarından istifadə edərək yüksək temperatura davamlı korroziyaya və oksidləşməyə davamlı örtük təbəqəsi əldə edilə bilər. Bor nitrid üzlük materialları çox yüksək səth sərtliyini təmin edə bilər. Titan ərintisi örtük materialları əla biouyğun üzlük təbəqələri əldə edə bilər.

1.3 Lazer üzlük materiallarının tədqiqat vəziyyəti və inkişaf tendensiyası
Lazer örtüyünün material tərkibi örtük örtüklərinin işinə təsir edən çox vacib amildir. Mühəndislik hissələrinin tətbiqi mühiti getdikcə daha mürəkkəb və sərtləşdikcə, örtük funksiyalarının getdikcə daha müxtəlif olması tələb olunur və performans daha da yaxşılaşır. Buna görə də, tək bir örtük materialı artıq tətbiq tələblərinə cavab verə bilməz. Kaplama materiallarının birləşməsi insanlar üçün bu problemi həll etmək üçün çox vacib bir üsul halına gəldi.

Hal-hazırda lazer üzlük materialının düsturları geniş istifadə olunur: öz-özünə axan ərinti materialları, karbid dispersiya və ya kompozit materiallar, kompozit keramika materiallar və s. Bu tip material əla aşınma müqavimətinə, korroziyaya davamlılığa, yüksək temperatur müqavimətinə və digər xüsusiyyətlərə malikdir və metallurgiya, dəniz texnikası, aerokosmik, nüvə enerjisi və digər sahələrdə geniş istifadə olunur. Buna görə də, lazer üzlük materialının düsturları ilə bağlı tədqiqatlar yerli və xaricdəki alimlər tərəfindən yaxından diqqət çəkmişdir.

Beynəlxalq miqyasda, nikel əsaslı, kobalt əsaslı və titan əsaslı ərintilər kimi ənənəvi metal üzlük materialları üzrə tədqiqatlar nisbətən yetkindir və hazırda yüksək temperaturlu ərintilərin və funksional qradient materialların inkişafına sadiqdir. Alüminium oksidi və silisium nitridi kimi ənənəvi keramika üzlük materialları nisbətən sabit performansa malikdir. Mövcud tədqiqatlar yüksək temperaturda oksidləşməyə davamlı keramika kompozitlərini araşdırır. Metal-keramika kompozit üzlük materialları üzərində metalın möhkəmliyi və keramika sərtliyi üstünlükləri ilə bağlı çoxlu araşdırmalar aparılır və tibb sahəsində bioaktiv materiallardan istifadə cəhdləri də mövcuddur. Avropa, ABŞ, Yaponiya və Cənubi Koreya kimi texnoloji cəhətdən inkişaf etmiş ölkələr əvvəllər lazer üzlük texnologiyası ilə bağlı araşdırmalar aparıblar. Onların arasında Almaniyadakı Fraunhofer Lazer Texnologiyaları İnstitutu titan ərintiləri, alüminium ərintiləri, xrom ərintiləri və s. kimi müxtəlif metal materialların lazerlə örtülməsi üzrə fundamental tədqiqatlar aparmışdır; ABŞ-dakı Oakridge Milli Laboratoriyası səmərəli və ucuz lazer örtük sistemlərinin işlənib hazırlanmasına sadiqdir; Sumitomo Heavy Industries və Mitsubishi Heavy Industries kimi bir çox Yapon şirkətləri də lazer əlavələri istehsal edən avadanlıqların tədqiqi, inkişafı və istehsalı ilə məşğuldur.

Ənənəvi metal üzlük materialları Çində geniş istifadə olunur. 2010-cu ildən bəri Pekin Aeronavtika və Astronavtika Universiteti, Şimal-Qərb Politexnik Universiteti və Çin Elmlər Akademiyasının Şenyan Avtomatlaşdırma İnstitutu kimi tədqiqat institutları və universitetləri lazerlə üzlük texnologiyasında böyük irəliləyiş əldə etmişlər. Hazırda sənaye tətbiqlərinə diqqət yetirilir və təyyarə mühərrikinin qanadlarının təmiri, metal funksional gradient materialları, intermetal mürəkkəb örtüklər və s. üzrə tədqiqatlar aparılıb və bəzi texnologiyalar beynəlxalq qabaqcıl səviyyəyə çatıb. Shenzhen Guangyun Laser kimi yerli şirkətlər də davamlı inkişaf edir. Hazırda keramika üzlük materiallarının lokallaşdırılması müəyyən irəliləyiş əldə edib, lakin yüksək məhsuldarlıqlı materiallardan hələ də boşluq var; kompozit üzlük materialları üzrə tədqiqatlar gec başlayıb və simulyasiyadan müstəqil dizayna doğru inkişaf edir.

Gələcəyə baxaraq, yerli və xaricdə lazer üzlük materialları ənənəvidən innovativliyə doğru inkişaf edir. Tədqiqatın diqqəti daha yaxşı hərtərəfli performans əldə etmək üçün tək materiallardan kompozit materiallara, xüsusən də metal-keramika kompozit materiallara qədər inkişaf edir. Eyni zamanda, xüsusi mühitlər üçün uyğun olan yeni üzlük materialları da hazırlanır, məsələn, yüksək temperatura oksidləşməyə davamlı ərintilər, biouyğun materiallar və s.

2 Lazerlə üzlənmə prosesinin tədqiqi

2.1 Lazer üzlük prosesinin əsas prinsipləri
Lazer ərinmiş bir hovuz yaratmaq üçün üzlük materialını şüalandırır. Ərinmiş üzlük materialı kapilyar təsir vasitəsilə örtük materialının səthinə nüfuz edir və sonra materiallar arasında ərimiş birləşməyə nail olmaq üçün sürətlə bərkiyir. Üzlükləmə prosesini üç mərhələyə bölmək olar: ilkin, üzlük və sonrakı emal. İlkin müalicəyə substratın təmizlənməsi və səthin yaxşılaşdırılması daxildir
kobudluq. Kaplama mərhələsi üzlük qatının formalaşmasında əsas mərhələdir. Post-müalicə qalıq stressi aradan qaldırmaq üçün istilik müalicəsini və s.

2.2 Lazerlə üzlənmə prosesinin təsir edən amilləri və optimallaşdırma üsulları
Lazerlə örtülmə prosesinin əsas təsir edən amilləri lazer parametrləri, skan etmə sürəti, ucluq parametrləri, qazdan qorunma və s.dir. Lazerlə örtülmə prosesinin parametrlərinin tənzimlənməsi və optimallaşdırılması strategiyası yüksək keyfiyyətli üzlük laylarının alınmasının açarıdır. Əsas proses parametrləri üçün tədqiqatçılar bir çox effektiv tənzimləmə və nəzarət strategiyaları təklif etmişlər. Məsələn, lazer parametrləri baxımından, lazer gücünü optimallaşdırmaqla daha sabit ərimiş hovuz morfologiyası əldə edilir. Tədqiqat nəticəsində məlum olub ki, lazer dalğa uzunluğunun uyğunlaşdırılması xüsusi üzlük materiallarının lazer udma səmərəliliyini artıra bilər. Skanlama trayektoriyası baxımından, müxtəlif skanlama rejimlərinin ərimiş hovuzun formalaşmasına təsiri müqayisə edilir və nəticələr göstərir ki, ortoqonal skanlama həm tarama səmərəliliyini, həm də ərimiş hovuzun sabitliyini nəzərə ala bilər. Qazın vurulmasının mühafizəsi ilə əlaqədar olaraq, atmosferə effektiv nəzarət qaz axını və təzyiqini optimallaşdırmaqla əldə edilir. Bütövlükdə, nisbətən sistematik lazer örtük prosesinin parametrlərinin optimallaşdırılması strategiyası yaradılmışdır. Lazer sistemi, skanerləmə rejimi, qazdan qorunma və s. kimi əsas parametrlərə koordinasiyalı nəzarət vasitəsilə üzlükləmə prosesi dəqiq tənzimlənə, örtük keyfiyyəti və dayanıqlığı əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırıla bilər.

3 Lazer üzlük avadanlığının tədqiqi
Lazer üzlük avadanlığı lazer örtük texnologiyasını yerinə yetirmək üçün istifadə olunan xüsusi avadanlıqlara aiddir. Buraya lazer mənbəyi, optik sistem, sprey sistemi, iş parçasının yerləşdirilməsi və hərəkət etdirilməsi sistemi, toz püskürtmə cihazı, iş dəzgahı və idarəetmə sistemi daxildir. Lazer üzlük prosesini həyata keçirmək üçün əsas avadanlıq kimi, lazer üzlük avadanlığının texnoloji inkişafı örtük keyfiyyətinə və proses qabiliyyətinə birbaşa təsir göstərir.

Ümumi lazerlərə CO2 lazerləri, fiber lazerlər, yarımkeçirici lazerlər və s. daxildir. Lazer örtüyünün əsas işıq mənbəyi kimi, lazerin çıxış gücü, dalğa uzunluğu diapazonu, şüa keyfiyyəti və iş sabitliyi örtük keyfiyyətini təmin etmək üçün əsas texniki göstəricilərdir. Gələcəkdə lazerlərin tədqiqi və inkişafı çıxış gücünün yaxşılaşdırılmasına, şüa keyfiyyətinin təkmilləşdirilməsinə, iş dayanıqlığının artırılmasına və daha səmərəli və zərif lazer örtüyünün emalı ehtiyaclarını ödəmək üçün dalğa uzunluğu diapazonunun genişləndirilməsinə yönəldiləcəkdir.

Püskürtmə sistemi üzlük materialının daşınma səmərəliliyinə birbaşa təsir göstərir. Nozzle optimallaşdırma dizaynı, prosesin onlayn monitorinqi və temperatur sahəsinə nəzarət avadanlığın əsas texnologiyalarıdır. Yeni tarama başlıqları və çox lazerli birləşmə kimi yeni avadanlıqlar sonsuz bir axın içində ortaya çıxır. Bu texnoloji irəliləyişlər lazer dəqiqliyi ilə örtülmənin inkişafına təkan verdi. Gələcəkdə püskürtmə sistemi ilə bağlı tədqiqatlar daxili strukturun optimallaşdırılması dizaynına, yüksək temperatura davamlı korroziyaya davamlı materialların qəbuluna və istifadə müddətini və uyğunlaşma qabiliyyətini yaxşılaşdırmaq üçün sürətli çox burunlu keçid mexanizmlərinin inkişafına yönəldiləcəkdir. nozzler, bununla da üzlük xammalından səmərəli istifadənin səmərəliliyini artırır.

Nəzarət sisteminin kəşfiyyat səviyyəsi örtükün sabitliyi və səth keyfiyyəti ilə bağlıdır. Gələcəkdə idarəetmə sisteminin inkişaf istiqaməti intellektual qapalı dövrəli idarəetmə mexanizminin qurulması, parametrlərin optimallaşdırılması üçün süni intellekt alqoritmlərinin inteqrasiyası, insan-kompüter qarşılıqlı əlaqə interfeyslərinin dizaynını gücləndirmək, uzaqdan monitorinq və idarəetmə kimi rəqəmsal və intellektual funksiyaların həyata keçirilməsidir. örtük prosesinə dəqiq nəzarət və keyfiyyətin optimallaşdırılmasına nail olmaq üçün vəziyyətin proqnozlaşdırılması.

Xülasə, lazer üzlük avadanlığının inkişaf istiqaməti lazer çıxış gücünü və sabitliyini yaxşılaşdırmaq, dəqiq nozzle nəzarətini həyata keçirmək və mürəkkəb formaların yüksək keyfiyyətli lazerlə örtülməsini yerinə yetirmək üçün ağıllı idarəetmə sistemlərini inkişaf etdirməkdir. Lazer texnologiyasının, sprey sistemlərinin və idarəetmə sistemlərinin birgə innovasiyası və inkişafı lazer üzlük avadanlığının yüksək səmərəlilik, sabitlik və zəkaya doğru təkamülünə daha yüksək hərtərəfli performans tələbləri ilə lazer örtük tətbiqlərinin gələcək ehtiyaclarını ödəməyə kömək edəcəkdir.

4 Lazer üzlük texnologiyasının müxtəlif sahələrdə tətbiqi və inkişaf perspektivləri
Dəqiq və səmərəli xüsusiyyətlərinə görə lazer üzlük texnologiyası aerokosmik, avtomobil, metallurgiya və digər sahələrdə böyük tətbiq üstünlükləri və inkişaf potensialı göstərmişdir. Aerokosmik sahədə lazer üzlük texnologiyası yüksək keyfiyyətli aşınmaya və yüksək temperatura davamlı korroziyaya davamlı örtüklər yaratmaq üçün qaz turbinlərinin qanadları, nozzlər və turbin diskləri kimi mühüm komponentlərin səthinin möhkəmləndirilməsinə tətbiq oluna bilər ki, bu da xidməti əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. komponentlərin ömrü. Ənənəvi proseslərlə müqayisədə lazer örtüyü kiçik emal istiliyi zonası və yüksək yapışma gücü xüsusiyyətlərinə malikdir, bu da aviasiya komponentlərinin dəqiq səth əlavələrinin istehsalı və təmiri üçün çox uyğundur. Bu texnologiyanın gələcək inkişafı aerokosmik sahədə texniki xidmət xərclərini xeyli azaldacaq.

Avtomobil istehsalı sahəsində lazer örtüyü mühərrik klapanları, birləşdirici çubuqlar, eksantrik valları və s. kimi mühüm komponentlərin səth xüsusiyyətlərini gücləndirmək və aşınma müqavimətini və korroziyaya davamlılığı artırmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu cür əsas komponentlərin xidmət müddəti və etibarlılığı əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılacaq ki, bu da texniki xidmət tezliyini azaltmağa və avtomobilin ümumi həyat dövrü xərclərini azaltmağa kömək edəcəkdir.

Metallurgiya sənayesi sahəsində lazer örtük texnologiyası səthin təmiri və mühafizəsi, komponentlərin təmiri və yenidən istehsalı, səthi ərintilərin təmizlənməsi, kompozit materialların istehsalı, yerli modifikasiya müalicəsi və ənənəvi materialların transformasiyasına nail ola bilər. Səthin təmiri və mühafizəsi baxımından lazer üzlük texnologiyası materialların aşınma müqavimətini və korroziyaya davamlılığını artırır və zədələnmiş səthlərə xüsusi ərintilər örtməklə avadanlıqların xidmət müddətini uzadır. Əsas komponentlərin təmiri və yenidən istehsalı üçün lazer üzlük texnologiyası uyğun ərinti materiallarını seçərək qızdırmaqla və üzləməklə orijinal quruluşu və funksiyanı bərpa edə bilər və bununla da komponentlərin təkrar istifadəsini həyata keçirə bilər. Səthin ərintisi müalicəsi metal materialların səthinə xüsusi ərinti materiallarını örtmək üçün lazer örtük texnologiyasından istifadə edir və bununla da materialların sərtliyini, aşınma müqavimətini və korroziyaya davamlılığını yaxşılaşdırır və xüsusi proses tələblərinə cavab verir. Kompozit materialların istehsalı üçün lazer örtük texnologiyasının istifadəsi müxtəlif toz materialların üzlənməsi ilə müxtəlif xüsusiyyətlərin hərtərəfli tətbiqinə nail ola bilər, beləliklə, metallurgiya materiallarının tətbiq sahəsini genişləndirir. Eyni zamanda, lazer üzlük texnologiyası metalurgiya materialları üçün fərdi performans təmin edən sərtləşdirmə, tavlama və söndürmə kimi yerli modifikasiya müalicələrinə nail ola bilər. Bundan əlavə, ənənəvi materialların təmiri və transformasiyasına da lazer üzlük texnologiyası vasitəsilə nail olmaq olar ki, bu da materialın səthində yeni ərinti təbəqəsi əmələ gətirərək materialların işini və ömrünü əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır.

Lazer örtük texnologiyası və avadanlıqlarının davamlı yetkinliyi ilə onun tətbiq sahəsi neft, kimya sənayesi, elektrik enerjisi, dəmir yolu nəqliyyatı və s. kimi digər sənaye sahələrinə də genişlənəcək və bazar perspektivləri genişdir. Bu texnologiyanın davamlı innovasiyası müxtəlif sənaye sahələrində avadanlığa texniki xidmət xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldacaq və istehsalın səmərəliliyini artıracaqdır.

5 Nəticə

Səthin dəqiq və səmərəli modifikasiyası üsulu olaraq, lazer örtük texnologiyası böyük tətbiq potensialı və inkişaf perspektivləri göstərmişdir. Onun unikal üstünlükləri kiçik istilik təsir zonası, yüksək yapışma gücü, çevik proses nəzarəti və s., material səthinin dəqiq funksional çevrilməsini həyata keçirə bilər. Onilliklər ərzində inkişaf etdikdən sonra lazer üzlük texnologiyası aerokosmik, avtomobil, metallurgiya və s. kimi mühüm sahələrdə uğurla tətbiq edilərək, əsas komponentlərin xidmət müddətini və etibarlılığını xeyli yaxşılaşdırmışdır.

Lazer texnologiyası və avadanlıq istehsalının daha da inkişafı ilə lazer örtük texnologiyası hələ də avadanlıq xərclərini daha da azaltmaq, çox qatlı kompleks struktur örtüklərini həyata keçirmək və tətbiq materiallarının əhatə dairəsini genişləndirmək kimi çətinliklərlə üzləşir. Material sisteminin uyğunluğu və sabit və təkrarlanan örtük keyfiyyətinə nəzarət problemi də davamlı olaraq optimallaşdırılmalıdır. Bununla belə, bu texnologiyanın tətbiqi perspektivləri çox genişdir, o cümlədən aviasiya mühərriklərinin isti bölmə komponentlərinin təmiri, avtomobil mühərriklərinin səthinin yaxşılaşdırılması və hidroenergetika avadanlıqlarının yenilənməsi. Lazer üzlük texnologiyası, şübhəsiz ki, avadanlıq və proseslərin davamlı innovasiyası vasitəsilə məhsulun etibarlılığının artırılmasında və həyat dövrü xərclərinin azaldılmasında mühüm rol oynayacaqdır.