Übersicht: Laserbeschichtung mit 316L Pulver
Laser-Cladding ist als 3D-Druckverfahren eine Technik der gerichteten Energieablagerung (DED).Dabei wird gleichzeitig Pulvermaterial zugeführt und mit einem leistungsstarken Laserstrahl ein Schmelzbecken auf einem Substrat erzeugt., das Material Schicht für Schicht aufbaut, um ein 3D-Objekt zu bilden oder eine Oberfläche zu überziehen.
316L-Edelstahl ist aufgrund seines ausgezeichneten Gleichgewichts der Eigenschaften eines der beliebtesten und vielseitigsten Materialien für dieses Verfahren.
Der Prozess: Wie Laserbeschichtung (DED) mit 316L funktioniert
Pulverzufuhr: Sphärisches 316L-Pulver wird durch eine Koaxial- oder Off-Axis-Düse zugeführt, die genau in den Fokuspunkt des Laserstrahls gerichtet ist.
Laserschmelzen: Ein Hochleistungslaser (oft ein Faserlaser) erzeugt einen kleinen, lokalisierten Schmelzpool auf der Oberfläche des Substrats (oder der vorherigen Schicht).
Materialdeposition: Das 316L-Pulver wird in diesen Schmelzbecken injiziert, wo es sofort schmilzt und mit dem Substrat verschmilzt.
Layer Buildup: Der Laserkopf und die Düse bewegen sich nach einem vorprogrammierten Pfad (CNC), wobei Materialspuren nebeneinander abgelegt werden, um eine einzige Schicht zu erzeugen.Aufbau des Teils nach oben.
Abschirmung: Der gesamte Prozess erfolgt unter einer Hülle aus inertem Gas (Argon oder Stickstoff), um eine Oxidation des geschmolzenen Edelstahls zu verhindern.die für die Aufrechterhaltung der Korrosionsbeständigkeit von 316L von entscheidender Bedeutung ist.
Wesentliche Merkmale von 316L-Pulver für Laserbeschichtungen
Die Pulver-Eigenschaften sind für einen stabilen und hochwertigen Prozess von entscheidender Bedeutung:
| Eigenschaften |
Anforderung an die Laserbeschichtung |
Warum es wichtig ist |
| Form der Partikel |
Sphärisch |
Gewährleistet einen gleichbleibenden Fluss aus dem Fütter, einheitliches Schmelzen und eine hohe Dichte im Endteil. |
| Partikelgrößenverteilung |
Typischerweise 45-105 μm oder 50-150 μm (grober als bei Pulverbettfusion) |
Ein gröberes Pulver ist weniger wahrscheinlich vom Abschirmgas weggeblasen zu werden und eignet sich besser für das geblasene Pulverversorgungssystem. |
| Fließfähigkeit |
Ausgezeichnet. |
Verhindert Verstopfung des Fütterers und der Düse und sorgt so für eine gleichbleibende Materialzufuhrrate für einheitlich beschichtete Schichten. |
| Chemische Zusammensetzung |
muss ASTM A240 für 316L (Low Carbon, ~17% Cr, ~12% Ni, ~2,5% Mo) entsprechen |
Der niedrige Kohlenstoffgehalt verhindert die Niederschlagung von Karbid während der schnellen Abkühlung und bewahrt die Korrosionsbeständigkeit. |
Vorteile der Verwendung von 316L in Laserbeschichtungen
Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit: Der Hauptgrund für die Wahl von 316L. Es funktioniert außergewöhnlich gut in rauen Umgebungen, einschließlich solcher, die Chloride enthalten (z. B. Marine, chemische Verarbeitung).
Gute mechanische Eigenschaften: Bietet eine Kombination aus guter Festigkeit, Zähigkeit und Duktilität im Verkleidungszustand.
Reparatur und Sanierung: Dies ist eine wichtige Anwendung.Im übrigen können die von der 300er-Reihe hergestellten Rostfreie Räder durch Verkleidung mit 316L ihre ursprünglichen Abmessungen und Leistungen wiederherstellen..
Großbau und Hybridfertigung: DED ist nicht durch ein Pulverbett begrenzt und ermöglicht die Herstellung sehr großer Metallstrukturen oder das Hinzufügen von Merkmalen zu bestehenden geschmiedeten oder bearbeiteten Teilen.
Funktionell abgestufte Materialien: Es ist möglich, 316L-Pulver während des Prozesses mit anderen Pulvern (z. B. Inconel, Stellit) zu mischen, um eine Übergangszone mit abgestuften Eigenschaften zu erzeugen.
Typische Anwendungen
Reparatur und Überholung von Komponenten:
Reparatur erodierter Pumpenräder und Gehäuse.
Wiederherstellung von abgenutzten Turbinenwellen und Motorenkomponenten.
Die gleichen Maschinenteile wieder auftauchen.
Oberflächenbeschichtung zum Verschleiß- und Korrosionsschutz:
Anbringung einer korrosionsbeständigen 316L-Schicht auf ein günstigeres Substrat aus Stahl mit geringer Legierung (z. B. für chemische Behälter, Rohre, Ventile).
3D-Fertigung von Großteilen:
Herstellung großer, fast netzartiges Bauteile wie Marinepropeller, Industrieventile und kundenspezifische Werkzeuge.
Hybride Produktion:
Eine nahezu reine Form wird über DED gebaut und dann mit CNC-Bearbeitung auf derselben Maschinenplattform auf hohe Toleranz verarbeitet.
Vergleich mit Pulverbettfusion (z. B. SLM/L-PBF)
Es ist wichtig, Laser-Cladding (DED) von dem häufigeren 3D-Druckverfahren, Selektivem Laserschmelzen (SLM), zu unterscheiden.
| Merkmal |
Laserbeschichtung (DED) mit 316L |
Pulverbettfusion (SLM/L-PBF) mit 316L |
| Konstruktion des Umschlags |
Sehr groß (in Metern) |
Grenzwerte der Pulverbettgröße (normalerweise < 500 mm) |
| Auflösung und Oberflächenveredelung |
Niedrigere (raubere Oberfläche, muss bearbeitet werden) |
Höher (feine Details, glattere Oberfläche) |
| Druckgeschwindigkeit |
Sehr hoch (in kg/Stunde) |
Langsamer (in cm3/Stunde) |
| Genauigkeit und Komplexität |
Niedrigere, geeignet für einfachere, größere Geometrien |
Höher, in der Lage, sehr komplexe, komplizierte Geometrien |
| Primärverwendungsfall |
Reparatur, Großteile, Beschichtungen, Hybridherstellung |
Herstellung von Komplexteilen und Prototypen für Endverwendung |
| Pulvergröße |
Grobere (45-150 μm) |
Feiner (15-45 μm) |
| Materielle Effizienz |
Niedrigere (ein Teil des Pulvers wird verschwendet) |
Sehr hoch (nicht verbrauchtes Pulver wird recycelt) |
Schlussfolgerung
316L-Edelstahlpulver ist ein idealer Rohstoff für den 3D-Druck mit Laser-Cladding (DED).und Schweißbarkeit macht es perfekt für anspruchsvolle Anwendungen wie KomponentenreparaturObwohl es nicht die feinen Details der Pulverbettfusion bietet, liegt seine Stärke in seiner Geschwindigkeit, Skalierbarkeit,und einzigartige Fähigkeit, Material zu bestehenden Komponenten hinzuzufügen.
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