naar top
Menu
Logo Print

LASERCLADDEN IS AAN EEN OPMARS BEZIG

VORDERINGEN NAAR EEN AUTOMATISERINGSPROCES

Lasercladding lasercladden oppervlaktebehandelingEr zijn meerdere manieren om substraten te voorzien van een coatinglaag. In dit artikel fietsen we evenwel om de meer conventionele technieken heen en richten we ons op het iets minder frequent gebruikte lasercladden. De techniek staat voor uitmuntende kwaliteit zonder veel efficiëntieverlies. Het proces geeft geen vervorming in het product als gevolg van de geringe warmte-inbreng van de laser. Het resultaat is een zuivere oppervlaktelaag die een hoge slijtageweerstand en corrosieweerstand heeft. Ook hier wordt al volop ingezet op technieken om het proces te automatiseren.

DE TECHNIEK

Lasercladden is een techniek waarbij door middel van een laser een minieme laag van het substraat wordt gesmolten. Op hetzelfde moment wordt een metaalpoeder op het substraat aangebracht, het poeder smelt en verbindt zich met de dunne gesmolten laag van het substraat. Op die manier ontstaat een verbinding van twee metaalcomponenten.

Tweestapsproces vs. éénstapsprocessen

Lasercladding lasercladden oppervlaktebehandelingDaarnet werd kort het meer frequente een-stapsproces uitgelegd waarbij het toevoegmateriaal tijdens het lasercladden op het substraat wordt gespoten. Dat kan in poeder-, draad- of pastavorm.
Het tweestapsproces is een minder frequent aangedane manier van werken. Hier wordt eerst een deklaag aangebracht, waarna die met een laser wordt ingesmolten. Er wordt meer voor een eenstapsproces gekozen omdat hier het toevoegmateriaal en substraat optimaal gemengd worden.

WAAROM LASERCLADDEN?

Slijtagebescherming

Fabrikanten gaan meer en meer voor het lasercladden dankzij de hoge materiaalkwaliteit en de uitmuntende slijtagebescherming. Materiaal en componenten die bewerkt worden met het lasercladprincipe, hebben steevast een langere levensduur, dat uit zich in een hogere efficiëntie voor de fabrikant. Bij het poedergebaseerd lasercladden creëert men een kleine metallografische structuur die voor extra hardheid zorgt.
Daarnaast is de deklaag metallisch gebonden met het substraat, wat dan weer erosie tegengaat. Extra hardheid bekomt men door met een carbidematrix te werken. De geringe warmte-inbreng voorkomt dat de carbidestructuur verder oplost, wat de slijtageweerstand sterk verbetert.

Coaten en herstellen

Naast het aanbrengen van coatinglagen kan het lasercladden ook gebruikt worden als herstelmiddel. In het productieproces kunnen er fouten in de vorm van incorrecte afmetingen de kop opsteken. Normaliter moet het stuk opnieuw worden gelast, maar dat is vaak nefast voor het stuk. Lasercladden maakt gebruik van een kleine Heat Affected Zone (HAZ). Door het kleine oppervlak dat aangetast wordt door warmte, zijn de gevolgen voor het stuk eerder klein.
De HAZ is bij het lasercladden erglaag, daardoor kunnen werkstukken met een lage warmteresistentie perfect behandeld worden.

AUTOMATISERING

Lasercladding lasercladden oppervlaktebehandeling

Ook hier wordt er volop onderzoek gedaan naar een automatiseringsproces. Daarbij springt al snel het High Speed Laser Cladding in het oog. High Speed Laser Cladding is een manier om het claddingproces te automatiseren én te versnellen.

Bij het gebruikmaken van deze techniek wordt de te bewerken component opgespannen op een draaibank. Door de draaibeweging kan de laser de coatinglaag gelijkmatig en automatisch verdelen.

Bij het High Speed Laser Cladding wordt het smeltproces geoptimaliseerd via verbeterde visiesystemen om de claddinggeometrie, metallurgische eigenschappen en temperatuurinformatie te monitoren.
Omdat een draaibank een roterende beweging maakt, zijn niet alle stukken geschikt voor dit proces. Vaak worden dan ook ronde objecten zoals assen, lagers, buizen, cilinders of wielen door middel van de High Speed Laser Cladding-techniek bewerkt.

VERSCHIL MET CONVENTIONELE TECHNIEKEN?

Lasercladden is uniek in zijn soort in vergelijking met de meer conventionele technieken. De techniek onderscheidt zich door de uitmuntende kwaliteit van de coatings. De claddikte is goed controleerbaar, er is geen porositeit in de cladlaag en het kan toegepast worden op moeilijk bereikbare plaatsen. Daarnaast is het proces weinig vervuilend, heeft het een hoge efficiëntie en heb je een grote variatie aan mogelijkheden. De techniek is echter iets minder geschikt voor dikkere lagen. De coatings zijn wel perfect moduleerbaar tussen de 30 micron en 2 millimeter. Bovendien zijn ook multi-layers mogelijk, in die mate dat lasercladding als 3D-printtechniek inzetbaar kan zijn voor onderdelen van 1 tot 3 meter.

SOORTEN LEGERINGEN

Lasercladding lasercladden oppervlaktebehandeling

Nikkelhoudende poeders zorgen voor corrosievaste lagen. Kobalt en chroom zijn verantwoordelijk voor een hoge slijtvastheid. Ook gradiëntlagen zijn mogelijk, hier kan men twaalf verschillende materialen over de dikte van één laag programmeren.
Hierbij kan ervoor gekozen worden om ceramische deeltjes en carbides toe te voegen om een extra hardheid te verkrijgen.

KOSTPRIJS

Het principe wordt vooralsnog niet frequent toegepast in de metaalindustrie. Dat komt door de iets tragere werkingssnelheid en de voorlopig nog hoge kost, vooral bij dikkere lagen.
Er wordt echter verwacht dat naarmate het lasercladden efficiënter kan worden en er meer geëxperimenteerd wordt met de techniek, de kostprijs zal dalen. Bovendien kan men bij het lasercladden het materiaalgebruik terugdringen. Door de geringe opmenging zijn immers dunnere lagen mogelijk, wat maakt dat er voor een gelijke functionaliteit tot drie keer minder materiaal nodig is.