Метод лазерной наплавки стальных валов

Валы – это необходимые дорогостоящие компоненты станков, автомобилей, самолетов, судов или ветровых турбин, а также лазерных принтеров, копиров и множества другой техники. Во всем мире ежегодно производятся миллиарды валов разных размеров. Когда валы изнашиваются, применяют различные методы их восстановления. Исследователи института технологий производства Fraunhofer IPT разработали новую технологию лазерной наплавки стальных валов Express Wire Coil Cladding (EW2C).

В отличие от традиционного лазерного осаждения материала (LMD), материал не подается непрерывно в виде проволоки. Вместо этого проволоку в виде спирали наматывают на нужные места вала, прихватывают и затем плавят с помощью мощного лазера. Что это дает?

Поскольку проволочные спирали размещены на валу под натяжением, они не могут скользить во время лазерной обработки. Натяжение проволочных спиралей повышает стабильность процесса в несколько раз по сравнению с обычной проволочной лазерной сваркой, так как предотвращает движение проволоки во время сварки. Исследования показали, что метод EW2C также хорошо подходит для нанесения большой толщины слоя: в одном слое они смогли нанести от 0,5 до 2 миллиметров материала, в зависимости от толщины проволоки. При этом процесс легко синхронизируется с вращением вала. Например, сварка 25-миллиметровой спирали из инконеля 718 с диаметром проволоки 1,2 мм на стальной вал с наружным диаметром 35 мм заняла чуть менее 60 секунд. Повторяя шаги, быстро наносили несколько миллиметров материала. Благодаря этому возможны даже различные комбинации материалов, поэтому, помимо восстановления геометрии, можно получить более прочную поверхность детали, чем она была до ремонта. После наплавки детали обрабатываются на станке с ЧПУ.

Ученые хотят увеличить скорость процесса, поэтому экспериментируют с увеличением размера фокусного пятна лазера, расплавляют несколько спиралей одновременно, экспериментируют со спиралью в виде ленты, приваривают к валу сложные конструктивные элементы, проверяют пригодность процесса как для массивных валов, так и для тонкостенных полых валов и труб.

Благодаря встроенным датчикам в существующей машинной среде на Fraunhofer IPT во время процесса дополнительно собираются различные данные и обрабатываются с помощью искусственного интеллекта. Обработанные данные должны стать основой для моделирования и активного регулирования процесса EW2C для различных материалов и параметров процесса.

Новая технология позволит снизить расходы на изготовление валов и их ремонт, а также многократно ускорить процесс. 

Источник: Fraunhofer IPT