Автоматическая сварка, 2016, №02



2016 №02 (02)

DOI of Article 10.15407/as2016.02.03

2016 №02 (04)

---

Журнал “Автоматическая сварка», № 2/2016, с. 19-27
 

Исследование новой технологии сверхзвукового лазерного напыления

Дзиньхуа Яо^1,2, В.С. Коваленко^1,2,3

¹Исследовательский центр ядерных технологий и оборудования, Дзеджанский технологический ун-т. 310014, Хангжоу, ул. Чаованг, № 18, Китай. E-mail: laser@zjut.edu.cn
²Центр по разработке и внедрению лазерного оборудования провинции Дзеджан. Дзеджанский технологический ун-т. 310014, Хангжоу, ул. Чаованг, № 18, Китай. E-mail: laser@zjut.edu.cn
³НИИ лазерных технологий НТУУ «Киевский политехнический институт». 03056, г. Киев-56, пр-т Победы, 37, Украина. E-mail: kovalenko.volodymyr@gmail.com
 
Реферат
Сверхзвуковое лазерное напыление (SLD) — это новый процесс нанесения и получения покрытий, при котором сверхзвуковой поток порошка, генерируемый в холодную струю (CS), проникает на подложку, которая одновременно облучается лазером. Этот процесс находит все большее применение для напыления покрытий и аддитивного изготовления металлических изделий благодаря ряду своих уникальных преимуществ: напыления (осаждения) в твердом состоянии плотных, однородных и непористых покрытий на подложку, высокой скорости процесса при сниженных эксплуатационных расходах без применения дорогостоящего газового нагрева и больших объемов гелия. Данный процесс открывает также новые возможности для эффективного напыления металлических порошков высокой твердости, которые, как правило, трудно напылять, используя только CS. На основе результатов исследования в статье проведен систематический обзор состояния дел в области применения способа сверхзвукового лазерного напыления с точки зрения выбора материалов, оптимизации процесса, определения свойств, конструкции оборудования и т.д. Были глубоко проанализированы существующие проблемы в данных аспектах и предложены соответствующие решения. Вместе с тем были детально разработаны потенциальные промышленные применения способа сверхзвукового лазерного напыления в различных областях. Рассмотрены также перспективы и проблемы, связанные с этой технологией, намечены направления дальнейших исследований и инноваций в сверхзвуковом лазерном напылении, как зарождающейся комбинированной технологии аддитивного производства с высокой эффективностью, низкими затратами и высоким качеством.
 
Ключевые слова: сверхзвуковое лазерное напыление, материалы, параметры процесса, технические характеристики, применения
 
Поступила в редакцию 23.01.2016
Подписано в печать 04.02.106
 

1. Bray M., Cockburn A., O’Neill W. The laser-assisted cold spray process and deposit characterization // Surface & Coating Technology. – 2011. – № 203. – P. 2851–2857.
2. High speed titanium coating by supersonic laser deposition / R. Lupoi, M. Sparkes, A. Cockburn, W. O’Neill // Materials Letter. – 2011. – № 65. – P. 3205–3207.
3. Solid-state manufacturing of tungsten deposits onto molybdenum substrates with supersonic laser deposition / M. Jones, A. Cockburn, R. Lupoi et al. // Ibid. – 2014. – № 134. – P. 295–297.
4. Olakanmi E.O., Doyoyo M. Laser assisted cold-spray corrosionand wear- resistant coatings: a review // J. of Thermal Spray Technology. – 2014. – № 23. – P. 765–785.
5. Kulmala M., Vuoristo P. Influence of process conditions in laser-assisted low pressure cold spraying // Surface & Coatings Technology. – 2008. – № 202. – P. 4503–4508.
6. Beneficial effects of synchronous laser irradiation on the characteristics of cold-sprayed copper coatings / B. Li, L.J. Yang, Z.H Li et al. // J. of Thermal Spray Technology. – 2015. – № 24. – P. 836–847.
7. Performance comparison of Stellite 6 deposited on steel using supersonic laser deposition and laser cladding / F. Luo, A. Cockburn, R. Lupoi et al. // Surface & Coatings Technology. – 2012. – № 212. – P. 119–127.
8. Beneficial effects of laser irradiation on the deposition process of diamond/Ni60 composite coating with cold spray / J.H. Yao, L.J. Yang, B. Li, Z.H. Li // Applied Surface Science. – 2015. – № 330. – P. 300–308.
9. Microstructure and tribological performance of tungsten carbide reinforced stainless steel composite coatings by supersonic laser deposition / B. Li, J.H. Yao, Q.L. Zhang et al. // Surface & Coatings Technology. – 2015. – № 275. – P. 58–68.
10. Characteristics of performance of hard Ni60 alloy coating produced with supersonic laser deposition technique / J.H. Yao, L.J. Yang, B. Li, Z.H. Li // Materials & Design. – 2015. – № 83. – P. 26–35.
11. Deposition mechanism and microstructure of laser-assisted cold-sprayed (LACS) Al-12 wt. % Si coatings: effect of laser power / E.O. Olakanmi, M. Tlotleng, C. Meacock et al. // JOM. – 2013. – № 65. – P. 776–783.
12. Supersonic laser spray of aluminum alloy on a ceramic substrate / A. Riveiro, F. Lusquinos, R. Comesana et al. // Applied Surface Science. – 2007. – № 254. – P. 926–929.
13. Yuan L.J., Luo F., Yao J.H. Deposition behavior at different substrate temperatures by using supersonic laser deposition // J. of iron and steel research, International. – 2013. – № 20. – P. 87–93.
14. Microstructural and mechanical evaluation of laserassisted cold sprayed bio-ceramic coatings: potential use for biomedical applications / M. Tlotleng, E. Akinlabi, M. Shukla, Pityana // J. of Thermal Spray Technology. – 2015. – № 24. – P. 423–435.
15. Simulation analysis of Stellite 6 particle impact on steel substrate in supersonic laser deposition process / F. Luo, A. Cockburn, D.B. Cai et al. // Jbid. – 2015. – № 24. – P. 378–393.
16. Effects of diamond size on the deposition characteristics and tribological behavior of diamond/Ni60 composite coating prepared by supersonic laser deposition / L.J. Yang, B. Li, J.H. Yao, Z.H. Li // Diamond and Related Material. – 2015. – in press.