उपकरण निर्माण उद्योग के तेजी से विकास के साथ, कठोर और जटिल वातावरण में कई यांत्रिक उपकरण घटकों की विफलता और स्क्रैपिंग के कारण भारी आर्थिक नुकसान और कई उपकरण विफलताएं हुई हैं। नए उपकरणों के प्रमुख घटकों को मजबूत करने के लिए कुशल और हरित उभरती विनिर्माण प्रौद्योगिकियों का पता लगाना अत्यावश्यक है। अप्रचलित उपकरणों का जीवन विस्तार और पुनः निर्माण। सिरेमिक सामग्री का उपयोग अक्सर उनके उच्च गलनांक, उच्च शक्ति, कम तापीय चालकता और कम तापीय विस्तार गुणांक के कारण धातु भागों के लिए सतह सुरक्षा मजबूत करने वाली सामग्री के रूप में किया जाता है। सिरेमिक कोटिंग सब्सट्रेट के पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध को काफी बढ़ा सकती है, और इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस, पेट्रोकेमिकल, मशीनरी विनिर्माण और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।
सामान्य सिरेमिक कोटिंग तैयारी तकनीकों में शामिल हैंलेज़र क्लैडिंग, उच्च तापमान स्व-प्रसार संश्लेषण, वाष्प जमाव, और थर्मल छिड़काव। उनमें से, उच्च तापमान वाले स्व-प्रसार संश्लेषण में सरल प्रक्रियाएं, कम ऊर्जा खपत और एक छोटा उत्पादन चक्र होता है, लेकिन कच्चे माल के रूप में अत्यधिक उच्च शुद्धता वाले पाउडर की आवश्यकता होती है। यह बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं है, और प्रतिक्रिया प्रक्रिया तीव्र और सटीक नियंत्रण के लिए असुविधाजनक है; वाष्प जमाव द्वारा तैयार सिरेमिक कोटिंग में उच्च शुद्धता और अच्छा घनत्व होता है, लेकिन उपकरण महंगे होते हैं और उत्पादन क्षमता कम होती है; थर्मल स्प्रेइंग सिरेमिक कोटिंग में उच्च दक्षता और नियंत्रणीय मोटाई होती है। प्रक्रिया सरल है और इसका उपयोग जटिल आकार के वर्कपीस पर छिड़काव के लिए किया जा सकता है, लेकिन इसमें अपेक्षाकृत कई दोष हैं जैसे कोटिंग छिद्र और कम बंधन बल; लेज़र क्लैडिंग दक्षता अधिक है, और क्लैडिंग क्षेत्र सटीक रूप से नियंत्रणीय है। सिरेमिक कोटिंग्स की तैयारी में प्रदर्शन, लागत, पर्यावरण संरक्षण और अन्य फायदे हैं, लेकिन तैयार सिरेमिक कोटिंग में दरारें और छिद्र जैसे दोष भी हो सकते हैं।
लेजर क्लैडिंग तकनीक सिरेमिक सामग्रियों को पिघलाकर उनकी कठिन प्रसंस्करण विशेषताओं को दूर कर सकती है और उच्च गुणवत्ता वाले सिरेमिक कोटिंग्स तैयार कर सकती है। इस तकनीक द्वारा प्राप्त सिरेमिक कोटिंग में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण, भौतिक और रासायनिक गुण होते हैं, जो भागों की सेवा जीवन को बढ़ाने, लागत कम करने और संसाधनों की बर्बादी को कम करने के लिए फायदेमंद है। सतह को मजबूत करना और पुनर्विनिर्माण हरित विनिर्माण की एक महत्वपूर्ण दिशा है और ऊर्जा बचत और उत्सर्जन में कमी लाने और सतत आर्थिक और सामाजिक विकास को बढ़ावा देने का एक प्रभावी तरीका है। लेज़र क्लैडिंग तकनीक की निरंतर प्रगति और क्लैडिंग उपकरणों के प्रतिस्थापन के साथ, लेज़र क्लैडिंग द्वारा सिरेमिक कोटिंग्स की तैयारी जटिल वातावरण में भागों की सतह को मजबूत कर सकती है और पुनर्निर्माण के जीवन को लम्बा खींच सकती है, जो कि वकालत की गई सतत विकास रणनीति अवधारणा के अनुरूप है। देश द्वारा. "मेड इन चाइना 2025" विकास योजना करीब और करीब आ रही है। पुनर्विनिर्माण के लिए लेजर क्लैडिंग सिरेमिक कोटिंग उन्नत एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग और ग्रीन मैन्युफैक्चरिंग की श्रेणी से संबंधित है और "14वीं पंचवर्षीय" नवीकरणीय संसाधन विकास योजना को प्रभावी ढंग से लागू करती है।
1 लेजर क्लैडिंग सिरेमिक कोटिंग
सतह को मजबूत करने और पुनर्निर्माण के लिए लेजर क्लैडिंग सिरेमिक कोटिंग्स को सामग्री संरचना और गठन तंत्र कोटिंग के अनुसार मिश्रित सिरेमिक कोटिंग्स, धातु-सिरेमिक मिश्रित कोटिंग्स, लेजर इन सीटू सिंथेटिक सिरेमिक कोटिंग्स और नैनोकम्पोजिट सिरेमिक में विभाजित किया जा सकता है।
- समग्र सिरेमिक कोटिंग: शोधकर्ताओं ने नाइट्राइड, बोराइड, कार्बाइड और ऑक्साइड से बने विभिन्न प्रकार के यूटेक्टिक प्रकार के लेजर क्लैडिंग मिश्रित सिरेमिक कोटिंग विकसित किए हैं। बहु-घटक सिरेमिक से बनी इन मिश्रित सामग्रियों में घटकों के बीच उच्च पारस्परिक घुलनशीलता और समानता होती है, जो सिरेमिक चरण के अनाज के आकार को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है, कोटिंग की ताकत और कठोरता में सुधार कर सकती है, और कोटिंग को एकल-चरण सिरेमिक कोटिंग्स की तुलना में अधिक स्थिर बना सकती है। अच्छे थर्मोफिजिकल गुण और पहनने और संक्षारण प्रतिरोध जैसे उत्कृष्ट गुण।
- धातु-सिरेमिक मिश्रित कोटिंग: धातु-सिरेमिक मिश्रित कोटिंग सिरेमिक चरण (मजबूत चरण) और धातु या मिश्र धातु (बंधन चरण) का एक संयोजन है, ताकि यह धातु सामग्री की अच्छी अस्थिरता और सिरेमिक चरण की उल्लेखनीय कठोरता, पहनने के प्रतिरोध को प्राप्त कर सके। और संक्षारण प्रतिरोध। लेजर क्लैडिंग प्रक्रिया के दौरान तेजी से हीटिंग और जमना धातु-सिरेमिक मिश्रित कोटिंग में अनाज को परिष्कृत करता है और बाइंडर चरण में कोटिंग में दुर्दम्य सिरेमिक मजबूती चरण को समान रूप से वितरित करता है, जिससे कोटिंग की ताकत बढ़ जाती है। , धातुओं और चीनी मिट्टी के उत्कृष्ट गुणों का प्रभाव प्राप्त करने के लिए।
- सिरेमिक कोटिंग्स का इन-सीटू संश्लेषण: सिरेमिक कोटिंग्स का इन-सीटू संश्लेषण उच्च तापमान स्थितियों के तहत विभिन्न तत्व पाउडर जोड़कर सिरेमिक चरण कण बनाता है, और प्रतिक्रिया के गठन के कारण, सिरेमिक कण स्वचालित रूप से न्यूक्लियेट और बढ़ते हैं, इसलिए वितरण समान है, सघन संरचना, उन्नत इंटरफ़ेस बॉन्डिंग, और प्रदर्शन हानि में काफी कमी आई है, खराब इंटरफ़ेस बॉन्डिंग, कण एकत्रीकरण, दरारें और सिरेमिक चरणों के प्रत्यक्ष जोड़ में मौजूद अन्य दोषों को दूर करता है।
लेजर क्लैडिंग सिरेमिक कोटिंग्स नए उत्पादों की सतह संशोधन या क्षतिग्रस्त भागों के पुनर्निर्माण में असाधारण लाभ दिखाती हैं, लेकिन सिरेमिक कोटिंग्स तैयार करने की प्रक्रिया में, छिद्र, तत्व पृथक्करण और दरारें जैसे सामान्य दोष भी होते हैं। लेजर क्लैडिंग द्वारा तैयार किए गए कोटिंग्स के सिद्धांतों और विशेषताओं के आधार पर, शोधकर्ता लेजर क्लैडिंग प्रक्रिया मापदंडों, कोटिंग संरचना, कोटिंग सामग्री प्रणाली और विभिन्न प्रक्रिया-सहायता निर्माण के पहलुओं से सिरेमिक कोटिंग्स की गुणवत्ता का अनुकूलन करेंगे।
2 लेजर क्लैडिंग सिरेमिक कोटिंग के अनुप्रयोग की दिशा
हाल के वर्षों में, मशीनरी विनिर्माण, परिवहन, एयरोस्पेस, पेट्रोकेमिकल्स और बायोमेडिसिन जैसे उद्योगों ने वर्कपीस की भार वहन क्षमता और थकान जीवन के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखा है। विभिन्न कामकाजी परिस्थितियों में मौजूद समस्याओं को ध्यान में रखते हुए, शोधकर्ताओं ने वर्कपीस की विफलता से निपटने के लिए कार्यात्मक कोटिंग्स की एक श्रृंखला तैयार करने के लिए लेजर क्लैडिंग सतह को मजबूत करने और मरम्मत तकनीक का उपयोग किया। सिरेमिक सामग्रियों के विभिन्न कार्यों के अनुसार, लेजर क्लैडिंग द्वारा तैयार सिरेमिक कार्यात्मक कोटिंग्स को मोटे तौर पर चार प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:
- लेजर क्लैडिंग संक्षारण प्रतिरोधी सिरेमिक कोटिंग्स, कठोर संक्षारण वातावरण में सामग्री (जैसे अपतटीय तेल, प्राकृतिक गैस ड्रिलिंग प्लेटफॉर्म, जलविद्युत स्टेशन, रासायनिक संयंत्र, खदानें, आदि) को कटाव का विरोध करने के लिए वर्कपीस की सतह को मजबूत करने और क्षतिग्रस्त हिस्सों को फिर से बनाने की आवश्यकता है क्षति, संक्षारण प्रतिरोधी कोटिंग्स उपकरण की सेवा जीवन को बढ़ा सकती हैं और रखरखाव लागत को कम कर सकती हैं;
- लेजर क्लैडिंग पहनने के लिए प्रतिरोधी सिरेमिक कोटिंग, पहनना कई इंजीनियरिंग सामग्रियों की सबसे आम विफलता मोड है, कठोर कामकाजी परिस्थितियों (भारी भार, उच्च तापमान, उच्च गति, आदि) के तहत घर्षण और पहनने से वर्कपीस की सेवा जीवन छोटा हो जाएगा। शोधकर्ताओं ने उत्कृष्ट एंटी-वियर और एंटी-घर्षण गुणों के साथ सिरेमिक कोटिंग्स तैयार करके वर्कपीस की कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में सुधार किया है, जिससे सेवा जीवन बढ़ गया है;
- लेज़र क्लैडिंग थर्मल बैरियर सिरेमिक कोटिंग, सब्सट्रेट पर उच्च तापमान प्रतिरोधी, ऑक्सीकरण प्रतिरोधी और संक्षारण प्रतिरोधी सिरेमिक सामग्री को चढ़ाने के लिए थर्मल बैरियर कोटिंग, ताकि सब्सट्रेट को बाहरी गर्म गैस से अलग किया जा सके, जिससे भागों को जंग, ऑक्सीकरण से बचाया जा सके। सब्सट्रेट के प्रदर्शन को बेहतर बनाने और भागों की सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए गर्मी संरक्षण परत। इस कोटिंग का उपयोग विभिन्न इंजीनियरिंग क्षेत्रों में किया गया है, जिसमें आंतरिक दहन इंजन, जेट इंजन के गैस टरबाइन ब्लेड, थर्मोकेमिकल उपचार के बाद के उपकरण आदि शामिल हैं।
3 संभावनाएँ
- नई सिरेमिक कोटिंग सामग्री का डिज़ाइन। जैसे-जैसे उपकरण की सेवा शर्तें अधिक से अधिक कठोर हो जाती हैं, और सिरेमिक सामग्री और धातु सामग्री की विशेषताएं काफी भिन्न होती हैं, कोटिंग सामग्री डिजाइन विचारों को नवीनीकृत करना और सामग्री डिजाइन और प्रदर्शन सत्यापन जैसे प्रथम-सिद्धांत गणना और उच्च-प्रक्रिया शुरू करना आवश्यक है। थ्रूपुट प्रदर्शन परीक्षण। एक ही समय में कई उत्कृष्ट गुणों के साथ कोटिंग सामग्री प्राप्त करने की विधि, उदाहरण के लिए, मैक्स चरण सिरेमिक और धातुओं का संयोजन पहनने के लिए प्रतिरोधी, उच्च तापमान प्रतिरोधी, मजबूत और कठिन कोटिंग प्राप्त कर सकता है; स्व-चिकनाई उच्च-चालकता सिरेमिक सामग्री और हेफ़नियम/ज़िरकोनियम अल्ट्रा-उच्च-तापमान सिरेमिक और अन्य सामग्रियों का भी महत्वपूर्ण विकास और अनुप्रयोग मूल्य है। सामग्री प्रणालियों की विविधता इसकी अनुप्रयोग सीमा को विस्तृत कर सकती है और विभिन्न कार्य स्थितियों के उपयोग के लिए अधिक विकल्प प्रदान कर सकती है।
- एक नई लेजर क्लैडिंग प्रक्रिया का विकास। इस प्रक्रिया का कोटिंग की स्थूल आकृति विज्ञान और सूक्ष्म संरचना पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। यद्यपि लेजर क्लैडिंग और अल्ट्रासोनिक कंपन, विद्युत चुम्बकीय सहायता, प्रेरण हीटिंग सहायता और अन्य प्रौद्योगिकियों का प्रक्रिया संयोजन लागू किया गया है, कोटिंग की सतह खुरदरापन को कैसे कम किया जाए, क्लैडिंग बनाने की दक्षता में सुधार किया जाए, थकान विशेषताओं में सुधार किया जाए और सतह में सुधार किया जाए। गुणवत्ता अभी भी अस्पष्ट है. गहराई से खोजबीन करने की जरूरत है.