Recubrimiento por plasma vs. Recubrimiento por láser: Ventajas e inconvenientes

¿Cómo elegir entre el revestimiento por plasma y el revestimiento por láser para sus necesidades industriales? Este artículo desglosa las características técnicas, de equipamiento y de proceso de ambos métodos, ofreciendo una comparación clara de sus pros y sus contras. Tanto si busca rentabilidad como precisión avanzada, esta guía le ayudará a comprender las principales diferencias y a tomar una decisión con conocimiento de causa. Sumérjase y descubra cómo cada método de revestimiento puede beneficiar a sus aplicaciones específicas y qué factores debe tener en cuenta para obtener resultados óptimos.

Recubrimiento por plasma vs. Recubrimiento por láser: Ventajas e inconvenientes

Índice

I. Características del revestimiento láser

1. Características técnicas

La característica más importante del revestimiento láser es el calor concentrado, el calentamiento rápido, el enfriamiento rápido y la pequeña zona afectada por el calor. Tiene unas características inigualables para la fusión entre distintos materiales.

Este proceso especial de calentamiento y enfriamiento da lugar a una estructura en la zona fundida que es diferente de otros métodos de revestimiento (como la soldadura por pulverización, el revestimiento superficial, la soldadura ordinaria, etc.), y puede incluso producir estructuras amorfas, especialmente en el caso de los láseres pulsados.

Esta es la razón por la que se denomina revestimiento láser sin recocido y la deformación. Pero creo que esto es sólo desde la perspectiva macro de toda la pieza. Cuando se realiza un análisis microscópico de la capa de revestimiento y zona afectada por el calorverás otra escena.

2. Características del equipo

En la actualidad, se utilizan dos tipos de máquinas en revestimiento láser en China: Láseres de CO2 y láseres de YAG. El primero tiene salida continua con potencia de revestimiento generalmente superior a 3KW, mientras que el láser YAG tiene salida pulsada, generalmente en torno a 600W.

En cuanto a los equipos, son difíciles de comprender a fondo para los usuarios en general y dependen en gran medida del servicio del fabricante. El precio de compra es caro, el coste de mantenimiento y el precio de las piezas son elevados.

Además, la estabilidad y durabilidad de los equipos suele ser inferior a la de sus homólogos extranjeros.

Por lo tanto, las máquinas de revestimiento láser se utilizan generalmente en campos especiales, y es difícil que sean rentables en los campos generales de fabricación y mantenimiento industrial.

3. Características del proceso

(1) Tratamiento preliminar

Para el revestimiento por láser, por lo general sólo es necesario pulir la pieza de trabajo para limpiarla, eliminar el aceite y el óxido, eliminar la capa de fatiga, etc., lo cual es relativamente sencillo.

(2) Alimentación en polvo

Los láseres de CO2 tienen mayor potencia y suelen utilizar argón para la alimentación del polvo; los láseres de YAG tienen menor potencia y suelen utilizar un método de caída natural del polvo.

Estos dos métodos forman básicamente un baño de fusión en posición horizontal durante el revestimiento. Si la inclinación es ligeramente mayor, el polvo no puede suministrarse con normalidad, lo que limita el uso de láseres, especialmente los de YAG.

(3) Desde la perspectiva del estado de formación del baño de fusión

Gracias a la gran precisión de control del láser, la potencia de salida constante y la ausencia de contacto del arco, el tamaño y la profundidad del baño de fusión son constantes.

(4) Calentamiento y enfriamiento rápidos

Esto afecta a la uniformidad de la formación de la fase metálica y también es perjudicial para la eliminación de la escoria de escape. Esta es también una razón importante para la formación de poros y dureza desigual en el revestimiento láser, especialmente en el caso de los láseres YAG, que es más grave.

(5) Selección de materiales

Debido a las diferentes capacidades de absorción de los distintos materiales para los láseres de diferentes longitudes de onda, la elección de materiales para el revestimiento láser está muy restringida. Los láseres son más adecuados para algunos materiales, como las aleaciones autofundentes a base de níquel, y el revestimiento con carburos y óxidos es más difícil.

II. Características del revestimiento de plasma por microhaz

1. Características técnicas

El haz de plasma utilizado en la máquina de revestimiento por plasma de microhaz es un arco de ionización, que está más concentrado que la máquina de soldadura por arco, por lo que su velocidad de calentamiento es más rápida.

Para obtener un haz de plasma más concentrado, generalmente se utiliza una apertura de alta relación de compresión y una corriente baja para controlar que la temperatura de la base no aumente demasiado y evitar la deformación por retroceso.

Por supuesto, esto no se puede comparar con la velocidad de calentamiento de un láser YAG. Como el arco de plasma funciona de forma continua, la máquina se enfría con relativa lentitud, formando una zona de transición más profunda que el revestimiento por láser. Esto permite liberar mejor la tensión de los materiales de recargue.

2. Características del equipo

Los equipos de revestimiento por plasma de microhaz se desarrollan a partir de máquinas de soldadura de corriente continua.

Su fuente de energía, pistola pulverizadora, alimentador de polvo y oscilador tienen un umbral técnico bajo, son fáciles de fabricar, fiables, sencillos de mantener y utilizar, consumen menos electricidad, tienen bajos costes de uso, buena versatilidad, bajos costes de producción, buena adaptabilidad y son fáciles de ampliar para la producción, ofreciendo ventajas significativas.

Tiene bajos requisitos medioambientales y una amplia adaptabilidad de materiales.

Con el avance de la tecnología eléctrica, el nivel de tecnología de soldadura en nuestro país cuenta con suficiente apoyo. Además, el equipo es pequeño en tamaño y peso, y la pistola de soldadura se puede sujetar con la mano, lo que lo hace más flexible y cómodo de usar. El coste del utillaje auxiliar también es bajo.

3. Características del proceso

(1) El tratamiento preliminar es sencillo

Sólo es necesario eliminar el óxido, desengrasar y eliminar la capa de fatiga.

(2) Alimentación de polvo

Para la alimentación de polvo se utiliza gas argón. Los requisitos de precisión de alimentación son bajos y se permite un cierto grado de inclinación. Esto permite el funcionamiento manual, que es adecuado para la reparación de metales.

(3) El microhaz de plasma tiene buena estabilidad

La estabilidad del microhaz de plasma es buena, y la formación del baño de fusión es fácil de controlar. El material de relleno y el cuerpo de la máquina se funden por completo, y la zona de transición es buena.

(4) Las velocidades de calentamiento y enfriamiento son inferiores a las láser

El estado fundido se mantiene durante mucho tiempo, lo que favorece la formación uniforme de estructuras metalúrgicas. La escoria de escape es mejor. El polvo se calienta durante el proceso de pulverización, y está protegido por gas argón y aire ionizado.

Por lo tanto, la uniformidad de la capa de recubrimiento es mejor y hay menos defectos como poros e inclusiones.

(5) Selección de materiales

El método de calentamiento por plasma tiene menos restricciones en la elección del material, por lo que ofrece una selección más amplia, y es más fácil superponer carburos y óxidos.

III. Varias cuestiones relativas a la superposición

1. Acerca de la tensión de soldadura

Debemos establecer el concepto de que, independientemente de la terminología utilizada (soldadura, revestimiento, pulverización térmica, superposición, etc.), todo consiste en fundir sobre un sustrato metálico sometido a calentamiento.

Por lo tanto, inevitablemente se producen tensiones en el proceso que va del calentamiento a la fundición, y luego al enfriamiento.

Aparte de materiales muy específicos, la influencia más significativa suele ser la tensión de contracción. Diferentes métodos de soldadura varían en los métodos de calentamiento, la velocidad, los materiales de relleno y algunas otras condiciones.

Por lo tanto, minimizar el impacto de esta tensión sobre el sustrato y la capa fundida es un aspecto importante que tenemos en cuenta a la hora de perseguir calidad de soldadura.

Creo que la tensión de contracción es inevitable. Por lo tanto, la clave para resolver el problema de la tensión de soldadura es el alivio de la tensión. En otras palabras, dónde se alivia esta tensión de contracción y cómo se distribuye la tensión desde el sustrato hasta la zona de fundición es un problema que necesitamos y podemos resolver.

2. ¿Por qué hay menos deformación en la soldadura láser (superposición)?

Las principales razones son la reducida superficie de colada, la pequeña zona de transición y la mínima contracción.

Por lo tanto, la fuerza de contracción generada durante el proceso de contracción del material no es suficiente para deformar todo el cuerpo de la máquina.

Esta es la razón por la que la superposición láser no se deforma (por lo que cuando el tamaño del cuerpo de la máquina es demasiado pequeño, la deformación todavía puede ocurrir), y también es una ventaja de soldadura láser (superpuesta).

Entonces, ¿a dónde va esta tensión de soldadura? Se libera principalmente a la zona de colada y a la zona de transición. Por lo tanto, surgen dos problemas:

En primer lugar, la zona de fundición es propensa a las grietas. Por ello, la superposición láser requiere una gran ductilidad del material, como el polvo a base de níquel.

En segundo lugar, la zona de transición presenta una gran tensión. Debido al rápido calentamiento y enfriamiento en el láser proceso de soldaduraEl tamaño de la zona de transición es demasiado pequeño, lo que provoca una concentración de tensiones en esta zona, que afecta al efecto de unión de la soldadura láser (superposición).

Especialmente cuando existe una diferencia significativa en las propiedades mecánicas entre el material base y el material de soldadurala tendencia es más severa, e incluso puede producirse delaminación. Esto requiere una atención especial al diseño del material y el espesor de la capa de transición durante la superposición por láser.

3. ¿Por qué el revestimiento por plasma (soldadura superpuesta) no produce fácilmente defectos como grietas y poros?

Hay tres razones principales:

Una de ellas es que el plasma, como fuente de calor para el revestimiento (recubrimiento de la soldadura), está más concentrado que la soldadura por arco sumergido, soldadura con gas de protecciónetc.

La estabilidad del arco de plasma es mejor, no hay consumo de electrodos, el calor de salida es uniforme y es fácil de controlar.

El resultado es una distribución uniforme del calor en la zona de colada, una fusión completa y uniforme del material, una cantidad suficiente de escoria de escape y una distribución uniforme de la tensión de contracción.

En segundo lugar, debido a la alta precisión de control del equipo de plasma, es conveniente controlar el área de colada y el área de transición, la uniformidad es buena, y la distribución de la tensión es más fácil de controlar razonablemente.

En tercer lugar, la protección con gas argón no requiere diversos aditivos, y no hay problemas como la eliminación del hidrógeno y la oxidación.

Por lo tanto, el revestimiento por plasma (recubrimiento por soldadura) es más adecuado para la fundición de superficies duras de gran superficie, espesor y calidad (como materiales cerámicos de alto manganeso, alto cromo, etc.), adecuados para la fabricación de placas, válvulas, rodillos, etc. resistentes al desgaste.

4. Procesabilidad del revestimiento

En cuanto al revestimiento por láser y el revestimiento por plasma, muchos colegas han publicado numerosos artículos, la mayoría de los cuales hacen hincapié en las ventajas del láser, que es también el objetivo perseguido por todos.

Sin embargo, la mayoría se evalúan mediante el método de análisis metalográfico desde una perspectiva microscópica.

Todo tiene dos caras, y el revestimiento láser también tiene sus desventajas.

Hay muchas limitaciones en el proceso, y se requieren mayores habilidades operativas en la producción real, lo que causa dificultades a muchos clientes.

Creo que se debe principalmente al corto tiempo de fusión de la capa de revestimiento causado por el rápido calentamiento y enfriamiento, lo que resulta en una gran diferencia entre los bordes exterior e interior del punto, la formación desigual de la organización, la distribución desigual de la tensión, la escoria de escape insuficiente, lo que resulta en una dureza desigual, fácil de formar poros y problemas de inclusión de escoria, es difícil obtener una capa de revestimiento perfecta de gran superficie, especialmente para el láser YAG.

Por lo tanto, el revestimiento por láser debe ser especialmente cuidadoso desde la selección del material hasta la operación.

En comparación con el láser, el revestimiento de plasma introduce más calor y la deformación del sustrato es mayor que la del láser.

Pero su fusión es suficiente, la distribución de la dureza es uniforme, la escoria de escape es completa, la gama de selección de materiales es amplia, fácil de operar, y es fácil obtener una capa de revestimiento general relativamente intacta, bajo costo, buenos beneficios, por lo tanto, tiene ventajas obvias en gran superficie, revestimiento grueso.

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Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.

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