Tecnologia de revestimento a laser: reparo por revestimento a laser da roda dentada de uma máquina de mineração de carvão.

Na indústria de mineração de carvão, a roda dentada da máquina de mineração, como componente essencial do sistema de tração, é submetida a cargas pesadas, alto atrito e fortes impactos por longos períodos. Os métodos tradicionais de reparo frequentemente não alcançam resultados satisfatórios.

Desafios da Indústria

Os métodos tradicionais de reparo, como soldagem e aspersão térmica, apresentam problemas como baixa precisão, fraca resistência de adesão e grande zona afetada pelo calor. Quando a roda dentada da máquina de mineração de carvão opera em condições severas, esses métodos de reparo frequentemente não atendem às necessidades de uma mineração eficiente e segura em minas de carvão modernas.

Isso afeta diretamente a operação estável e o ciclo de manutenção do equipamento. Quando a roda dentada está severamente desgastada ou danificada, a vida útil dos métodos de reparo tradicionais geralmente é curta, e a substituição frequente acarreta altos custos de manutenção e perdas por tempo de inatividade.

O longo ciclo de aquisição e o alto custo dos novos componentes, quando combinados, impõem sérias restrições à eficiência da produção e aos benefícios econômicos das empresas de carvão.

Vantagem técnica

A tecnologia de revestimento a laser baseia-se nas características de alta densidade de energia dos feixes de laser, que fundem rapidamente pós de liga com propriedades específicas na superfície do substrato, solidificando-os em um período muito curto para formar uma camada de revestimento de alto desempenho que é metalurgicamente ligada ao substrato.

Em comparação com as técnicas tradicionais de reparo de superfície, o revestimento a laser apresenta vantagens exclusivas. A curta duração e a energia concentrada da ação do laser resultam em um impacto térmico mínimo no substrato e em baixa deformação durante o processo de fusão.

Essa tecnologia permite controlar com precisão a espessura, a forma e o desempenho da camada de revestimento, possibilitando o reparo de alta precisão de peças desgastadas e danificadas. As características de ligação metalúrgica garantem uma forte adesão entre a camada de reparo e o material do substrato.

Processo de Precisão

O processo de reparo por revestimento a laser segue um conjunto rigoroso de procedimentos. A primeira etapa é o pré-tratamento, que inclui a limpeza completa da superfície dos componentes com solventes orgânicos para remover manchas de óleo, ferrugem e impurezas.

Em seguida, realiza-se um tratamento de rugosidade superficial, geralmente utilizando métodos como jateamento de areia e polimento para aumentar a rugosidade da superfície e melhorar a adesão entre o revestimento e o substrato. Essas etapas de pré-processamento podem parecer simples, mas são a base para garantir um reparo bem-sucedido.

Em seguida, será realizada uma avaliação de defeitos para analisar de forma abrangente o desgaste, as fissuras e outras condições dos componentes por meio de técnicas de ensaio não destrutivas, a fim de determinar a área e o plano de reparo. Essa etapa auxilia os engenheiros no desenvolvimento da estratégia de reparo mais eficaz.

Processo central

A depuração do equipamento é o processo central do reparo por revestimento a laser. Os engenheiros precisam ajustar os parâmetros do equipamento de revestimento a laser com base no tamanho, formato e requisitos de reparo dos componentes, incluindo potência do laser, velocidade de varredura, diâmetro do ponto, taxa de alimentação de pó, etc.

Para camadas de revestimento mais espessas, é necessário aumentar a potência do laser e a taxa de alimentação de pó, reduzindo adequadamente a velocidade de varredura. Para peças de paredes finas ou peças com requisitos de alta precisão, é necessário reduzir a potência do laser e aumentar a velocidade de varredura para reduzir a zona afetada pelo calor e a deformação. Durante o processo de revestimento, deve-se atentar para o controle da taxa de sobreposição da camada de revestimento, geralmente entre 30% e 50%, para garantir a continuidade e a uniformidade da camada.

Controle de qualidade

O monitoramento do processo é uma etapa importante para garantir a qualidade do revestimento. O monitoramento em tempo real do processo de fusão utiliza termômetros infravermelhos, câmeras CCD e outros equipamentos, monitorando parâmetros como a temperatura da poça de fusão e a morfologia da camada fundida.

Quando a temperatura da poça de fusão se mostra muito alta, podem surgir defeitos como textura irregular e poros na camada de revestimento. Nesse caso, é necessário reduzir a potência do laser ou aumentar a velocidade de varredura imediatamente. Se a superfície da camada de revestimento estiver irregular, é preciso ajustar a taxa de alimentação do pó e o percurso de varredura.

Essa capacidade de controle preciso em tempo real permite que a tecnologia de revestimento a laser assegure a estabilidade e a consistência da qualidade do reparo, atendendo aos requisitos da produção industrial para reparos de alta qualidade.

Procedimento de pós-processamento

Após a conclusão do reparo por revestimento a laser, uma série de procedimentos de pós-processamento também são necessários. Primeiramente, para eliminar as tensões residuais dentro da camada de revestimento e melhorar a microestrutura e as propriedades, os componentes reparados são geralmente submetidos a tratamento térmico.

Os métodos de tratamento térmico mais comuns incluem recozimento, revenimento, etc. O tratamento de recozimento pode reduzir a dureza da camada de revestimento, melhorar a plasticidade e a tenacidade; o tratamento de revenimento pode eliminar a tensão residual, estabilizar a estrutura e melhorar o desempenho geral da camada de revestimento.

De acordo com os requisitos de precisão dimensional da roda dentada, as peças reparadas são processadas mecanicamente, por meio de torneamento, retificação, etc., para garantir que as dimensões e a rugosidade superficial das peças atendam aos requisitos do projeto. Essa etapa assegura que os componentes reparados se encaixem com precisão e restaurem a funcionalidade normal.