Technologię nazwano bezpośrednim platerowaniem laserowym, ze względu na dostarczanie materiału powłoki bezpośrednio w postaci docelowej – w formie blaszek. Blaszki są nakładane na powlekany element, a energia wiązki laserowej przyczynia się do wytworzenia metalurgicznego wiązania między materiałem rodzimym a powłoką. Technologia ma charakter hybrydowy – łączy energię cieplną, pochodzącą od wiązki lasera z obróbką plastyczną, realizowaną przez rolkę kompaktującą, która wywiera zadaną siłę nacisku na nakładane blaszki. Dzięki temu zarówno powlekany element, jak i blaszki na powłokę mogą zachować stały stan skupienia, ich powierzchnia pozostaje gładka i nie wymaga poważniejszej obróbki po platerowaniu, a cały proces jest energooszczędny. W porównaniu do procesu LMD (laser metal deposition), w którym materiał powłoki ulega stopieniu w wyniku naświetlenia laserem, podejście bezpośrednie pozwala na redukcję czasu aplikacji powłoki, zużycia energii i kosztów technologicznych.
Jak wyjaśnia Marko Seifert, kierownik wydziału obróbki cieplnej i powłok w IWS, minimalizacja lub nawet całkowita eliminacja fazy ciekłej od początku była podstawowym założeniem w pracach nad nową technologią platerowania. Opracowana metoda pozwala na aktywację powierzchni w strefie kontaktu między materiałem rodzimym a blaszkami przy minimalnym zapotrzebowaniu na energię. Całość procesu przebiega w krótkim czasie, a efektem jest w pełni gęsta, jednolita powłoka.
Tempo nanoszenia blaszek na poziomie kilku metrów na minutę umożliwia osiągnięcie wydajności procesu powyżej stu kilogramów na godzinę. W praktyce przemysłowej oznacza to, że cylinder, jak dotąd powlekany metodą LMD przez dwadzieścia godzin, może zostać platerowany laserowo metodą bezpośrednią w czasie około sześciu godzin. Jednocześnie zużycie energii spada nawet o 90%. Z kolei minimalne rozmiary strefy wpływu ciepła przekładają się na jakość, gdyż nie pociąga za sobą zmiany mikrostruktury materiału powlekanego.
W taki sposób, przy użyciu blaszek o grubości od jednego do trzech milimetrów, w konfiguracji wielowarstwowej można uzyskać powłoki o grubości nawet kilku centymetrów. Blaszki kolejnych warstw układane są na zakładkę, co przyczynia się do zwiększenia odporności korozyjnej i zmęczeniowej. Kombinacja blaszek z różnych materiałów w obrębie poszczególnych warstw powłoki umożliwia uzyskanie funkcjonalnych powłok o żądanych właściwościach.
Opatentowany proces jak dotąd realizowany był na elementach o długości do dwóch metrów, ale wykazuje potencjał skalowania. Zdaniem autorów metody, może sprawdzić się na przykład w platerowaniu cylindrów hydraulicznych i wałów kalandrów.
iws.fraunhofer.de
