بهبود سطوح قطعات مکانیکی فلزی برای ایجاد مقاومت در برابر این عوامل یک مرحله حیاتی در فرآیند ساخت و نگهداری است. روش های زیادی برای تحقق این هدف وجود دارد. یکی از مناسب ترین روش ها، ایجاد روکش با استفاده از لیزر می باشد.روکش کاری لیزری با چند روش پوشش دهی مانند پاشش حرارتی، رسوب بخار شیمیایی (CVD)و رسوب بخار فیزیکی (PVD)در رقابت است.

روکش لیزری ممکن است در فرآیند ساخت اولیه یک قطعه یا بعداً در زمینه بازسازی یا تعمیر اعمال شود. در واقع روکش کاری لیزری یک فرآیند آلیاژی سازی سطح است که با افزودن یک ماده به زیرلایه با استفاده از حرارت ایجاد شده توسط منبع لیزر میتواند یک اتصال متالوژیکی متراکم بین زیر لایه و لایه اضافه شده برقرار کند.

کاربرد روکش کاری لیزری در صنعت

مزیت نسبت به روش های دیگر

• انرژی لازم برای فرآیند میتواند به خوبی کنترل شود.
• قابلیت کنترل پارامترهای فرآیند مخصوصا میزان نفوذ ماده پوشش در زیرلایه
• به علت حرارت ورودی پایین، اعوجاج در قطعه ( نظیر شفت و محورهای طویل)‌ ایجاد نمیشود .
• عملیات به صورت غیر تماسی است در نتیجه قابلیت پوشش کاری نواحی غیر قابل دسترس وجود دارد.
• نیاز به اعمال نیروی مکانیکی روی قطعه نیست.
• قابلیت کنترل حرارت ورودی به مواد پایه، در عین حفظ پیوند متالورژی
• سرعت خنک شدن بسیار سریع با حداقل تأثیر بر خواص مکانیکی مواد پایه
• دوره فرآیند روکش لیزری کوتاه، راندمان انرژی بالا
• کیفیت سطح بالا و پیچ خوردگی کم، تقریباً بدون نیاز به پس پردازش

روشهای مختلف روکش ­کاری لیزری

• پیشنشانی پودر
• تزریق پودر
• تغذیه سیم

پیش نشانی پودر

پیش ­نشانی پودر یک روش دو مرحله­­ ای است. ابتدا زیر­لایه از قبل با پودر مورد نظر پوشانده می­شود سپس پرتو لیزر به سطح تابیده میشود و بخشی از زیرلایه را ذوب می­کند و یک پیوند متالورژیکی بین پوشش و زیرلایه ایجاد می­گردد. (شکل ‏۱).

این روش برای پوشش ­دهی قطعات با اشکال پیچیده هندسی بسیار مناسب می­باشد. در این روش پوشش یکسان زیر لایه و بدون ترک با پیوند متالورژیکی قوی برای ماده پایه بدست می­ آید.

شکل(1)

تزریق پودر

در این روش پوشش دهی پودر در مسیر باریکه لیزر قرار می­گیرد. پودر از طریق یک لوله با گاز بی­ اثر بر روی زیر لایه پاشیده می­شود. بخشی از ذرات پودر پاشیده شده بوسیله باریکه لیزر ذوب می­شود. لیزر یک حوضچه کوچک مذاب بر روی سطح زیرلایه درست می­کند که پودر را بطور کامل ذوب می­کند. حوضچه مذاب پس از سرد شدن یک لایه پوشش را درست می­کند. این نتایج از پیوند متالورژیکی قوی بین پوشش و ماده زیرلایه با حداقل دقت بدست می ­آید.

دو روش مختلف جهت سیستم تزریق پودر وجود دارد: در روش اول ذرات پودر از طریق یک سیستم هم­ محور و بطور همزمان با باریکه لیزر به زیرلایه رسانده می­شود(شکل 2).

شکل(2)

روش دوم تزریق جانبی پودر است بطوریکه نازل تغذیه ­کننده کنار نازل لیزر قرار می­گیرد. موقعیت نازل تغذیه ­کننده جانبی روی تمرکز پوشش­ کاری اثر دارد. اگر نازل تغذیه­ کننده جانبی در راستایی قرار بگیرد که زیرلایه حرکت کند، پوشش بهتر انجام می­پذیرد زیرا پودر بین زیرلایه و حوضچه مذاب به­ دام می­افتد(شکل3).

شکل (3)

تغذیه با سیم

در این روش پوشش با استفاده از تزریق فیلر مناسب و جوش آن به زیر لایه انجام میگیرد.