Laserpinnoitus on prosessi, jossa sulatetaan puhdasta metalli-, tai seospulveria uuteen tai kunnostettavaan komponenttiin suojaamaan pintaa korroosiolta tai kulumiselta.
Laserpinnoitus
Laserpinnoituksen edut
- Luja metallurginen sidos, hitsausliitos (yhtä puuta)
- Alhainen lämmöntuonti => pienet muodonmuutokset (ei vetele)
- Tiivis rakenne => hyvä korroosion kesto (yksi kerros riittää )
- Alhainen seostuminen => hyvä korroosion ja kulutuksen kesto yhdellä kerroksella
- Vähäiset muutokset perusaineen rakenteessa ja ominaisuuksissa, kapea HAZ
- Pinnoitteen ominaisuudet ”räätälöitävissä”
Lasertekniikka antaa asiakkaillemme uusia, entistä kilpailukykyisempiä mahdollisuuksia suunnitteluun sekä tuotantoon. LCC:n osaava henkilökunta sekä moderni ja monipuolinen laitteistokanta takaavat korkean laatutason sekä tuotannollisen tehokkuuden.
Tavoiteltavat ominaisuudet
- Kulumiskestävyys
- Korroosiokuluminen
- Märkäkorroosionkestävyys (kloridit, hapot, emäkset, jne.)
- Kuumakorroosionkestävyys (sulasuola, hapettuminen)
- Liukuominaisuuksien parantaminen
- Korjaus/täyttö
- Kustannustehokkuus
- Ympäristömyönteinen
- Pidempi tuotteen elinkaari
- Lyhyt toimitusaika (uudistuotanto, kunnostus)
Koneiden ja laitteiden käyttövarmuuden merkitys korostuu, kun tuotantoprosessien pysäyttäminen ja tuotannon uudelleen käynnistäminen on kallista. Kehittämällä laitosten ja laitteiden käyttövarmuutta teollisuus parantaa samalla kilpailukykyään ja kannattavuuttaan kovilla kansainvälisillä markkinoilla.
Laserpinnoituksen periaate
Laserpinnoitus on moderni teollinen pinnoitusmenetelmä, jolla voidaan parantaa erilaisten koneenosien ja laitteiden ominaisuuksia, kuten kulumis- ja korroosionkestoa sekä korkealämpötilan kestävyyttä.
Laserpinnoituksessa työkappaleen pinnalle tuodaan lisäainetta, joka sulatetaan lasersäteen avulla perusaineen pintaan. Lasersäteen vaikutuksesta myös pieni osa perusaineen pinnasta sulaa, jolloin saadaan muodostettua kestävä sulaliitos lisäaineen ja perusaineen välille.
Laserpinnoitteella saadaan erinomainen tiiveys ja pieni perusaineen ja pinnoitteen sekoittuminen. Pinnoitteen ominaisuudet ovat samanlaiset pinnoitetta vastaavan umpiaineen kanssa. Pinnoitepaksuus on tyypillisesti välillä 0,5-3 mm. Pieni lämmöntuonti aiheuttaa perusaineeseen hyvin vähäisiä muutoksia. Laserpinnoitus soveltuu useimmille pinnoite-perusaineyhdistelmille
4kw Laser
Pinnoitettavien komponenttien maksimikoot
Pituus 25 m
Halkaisija Ø 4 m
Massa 20 t
6kw Laser
Pinnoitettavien komponenttien maksimikoot
Pituus 8 m
Halkaisija Ø 2 m
Massa 20 t
Sisäpuolinen pinnoitus
Minimihalkaisija Ø 70 mm, max. pituus 2000 mm
Laserpinnoituksen toimialat
Laserpinnoituksen laatukriteereitä
Laserpinnoitus on korkeatasoinen pinnoitusmenetelmä, jonka yhtenä käyttökriteerinä on nimenomaan korkea laatu. Useimmiten tämä tarkoittaa tiivistä ja vähän seostunutta pinnoitetta.
Tiiveydellä tarkoitetaan tässä pinnoitetta, jossa ei ole säröjä eikä huokosia. Varsinkin korrosoivissa olosuhteissa tämä on tärkeä laserpinnoitteiden kriteeri. Huokosia esiintyy ennen kaikkea paljon hiiltä sisältävissä seoksissa. Tällaisia seoksia käytetään yleensä kulutuspinnoissa, jolloin riippuu käyttökohteesta ovatko ne sallittuja. Metallimatriisi komponenteissa esiintyy myös usein huokosia sulaneiden karbidien hiilen vaikutuksesta.
Seostuma on prosenttiosuus siitä, kuinka paljon pinnoitteessa on perusaineesta sulanutta ja sekoittunut materiaalia. Jos esimerkiksi nikkelipinnoitteessa rakenneteräksen päällä on 10 % rautaa (10 % seostuma), niin tämä rauta on peräisin sulaneesta perusmateriaalista ja tällöin vaikuttaa pinnoitteen ominaisuuksiin.
Laserpinnoituksen tyypillisimmät lisäaineet
- Fe-pohjaisia: AISI431,316, työkaluteräkset
- Ni-pohjaisia: Inconel®, Hastelloy®, Monell®, NiCr, NiCoBSi
- Co-pohjaisia: Stelliitit® 21,6,12,4
- Cu-pohjaisia: CuAl, CuSn
- Kovapartikkeleita sisältävät pinnoitteet, pehmeämpi lisäaine toimii ’liimana’ karbideille: Co / Ni -pohjainen + WC, Ni-pohjainen + CrC
Korroosionsuojapinnoitteet
Laserpinnoitus on ihanteellinen pinnoitusmenetelmä korroosionsuojaksi, koska sillä saadaan aikaan tiivis, huokoseton pinnoite. Koska pinnoite jäähtyy nopeasti, tulee sen mikrorakenne hyvin hienoksi ja laserpinnoitteiden korroosion kestävyydelle on mitattu jopa parempia arvoja kuin valssatulle umpiaineelle.
Täten korroosionsuojaamiseksi käytettävien laserpinnoitteiden materiaali on usein suhteellisen helppoa valita, koska usein voidaan käyttää suoraan materiaalitoimittajien ja käsikirjojen materiaalinvalintaoppaita.
Kulumisenkestävyys
Tavallisimpia kulumismuotoja ovat:
- Abrasiivinen kuluminen eli pintaa pitkin liikkuvien partikkelien aiheuttama kuluminen
- Eroosio, eli kun kuluttava partikkelisuihku osuu pintaan jollain kulmalla, eikä liu’u pinnalla
- Adhesiivinen eli kappaleiden välisen liukumisen aiheuttama kuluminen
- Korroosiokuluminen, fretting, kavitaatio, iskukuluminen jne…
Edellä mainittuihin kulumismuotoihin liittyy usein vielä korroosio ja korotettu lämpötila. Kulumisen eri muodot vaativat myös pinnoitemateriaalilta erilaisia ominaisuuksia. Adhesiivista kulumista vastaan käytetään yleisimmin stelliittejä ja Ni-Cr-B-Si-seoksia kun taas abrasiivista kulutusta vastaan käytetään karbideja sisältäviä metallimatriisikomposiittejä, joissa metallimatriisiin sekoitetaan volframi-, kromi-, titaani,- vanadiini ym. karbideja.