Diepgaande analyse van het lasercladdingproces: principes, classificatie en materiaalselectie

Lasercladding is een geavanceerde oppervlaktebehandelingstechniek. Het principe ervan berust op het zorgvuldig positioneren van een gekozen coatingmateriaal in diverse vulstofvormen op het oppervlak van het substraat. Wanneer een laserstraal met hoge energie het gebied bestraalt, smelt niet alleen het coatingmateriaal, maar ook een dunne laag van het substraatoppervlak. Door snelle stolling ontstaat een oppervlaktecoating met een extreem lage verdunningsgraad. Deze coating vormt een metallurgische binding met het substraatmateriaal, wat cruciaal is omdat het meerdere eigenschappen van het substraatoppervlak aanzienlijk kan verbeteren. Zo kan het bijvoorbeeld de slijtvastheid sterk verhogen, waardoor componenten beter bestand zijn tegen wrijving; de corrosiebestendigheid verhogen, waardoor materialen beschermd worden tegen chemische aantasting; de hitte- en oxidatiebestendigheid verbeteren, waardoor onderdelen kunnen functioneren in omgevingen met hoge temperaturen en oxidatie; en zelfs de elektrische eigenschappen aanpassen.

Op basis van de aard van het laserbekledingsmateriaal en de manier waarop het zich koppelt aan de laserstraal, kunnen gangbare laserbekledingstechnologieën worden gecategoriseerd. Coaxiale poedertoevoerlaserbekleding maakt doorgaans gebruik van een halfgeleidervezellaser en een schijfvormige gastoevoer voor poeder. De bekledingskop heeft een cirkelvormig spotontwerp met een centrale lichtuitvoer en ofwel ringvormige poedertoevoer ofwel poedertoevoer met meerdere stralen rond de straal, samen met een speciaal beschermgaskanaal. Tijdens het bekledingsproces komen de poederstraal, de laserstraal en de beschermgasstroom samen in één punt, waardoor een smeltbad ontstaat in het brandpunt. Terwijl de bekledingskop en het werkstuk ten opzichte van elkaar bewegen, wordt geleidelijk een continue en hoogwaardige coating op het oppervlak van het werkstuk gevormd. Paraxiale poedertoevoerlaserbekleding, ook wel laterale poedertoevoerlaserbekleding genoemd, heeft zijn eigen unieke kenmerken in de poedertoevoer- en straalkoppelingsmechanismen. Hogesnelheidslaserbekleding, soms aangeduid als ultrahogesnelheidslaserbekleding, is gericht op het bereiken van snellere coatingafzettingssnelheden met behoud van coatingkwaliteit. Lasercladding met hoge snelheid maakt gebruik van draadvormige materialen en hanteert daarmee een andere aanpak dan poedergebaseerde claddingmethoden. Elk van deze classificatiemethoden heeft zijn eigen toepassingsscenario's en voordelen, waardoor lasercladding een zeer veelzijdige en aanpasbare technologie is in diverse industriële sectoren.