Conteúdo
- O que é deposição de metal a laser?
- Como funciona o processo de deposição de metal a laser?
- Quais são as vantagens da deposição de metal a laser?
- Qual é o trabalho dos lasers de fibra em LMD?
- Quais são as aplicações da deposição de metal a laser?
- Recursos flexíveis para componentes de metal e liga em LMD
- Por que os lasers de CO2 não são usados para LMD?
O que é deposição de metal a laser?
A deposição de metal a laser ou LMD se refere ao processo de formação de uma poça de metal derretido em um substrato metálico com a ajuda de um laser. Uma corrente de gás é usada para injetar pó de metal no substrato. Este pó metálico absorvido forma um depósito metálico no substrato do metal. Este processo de manufatura aditiva é utilizado para diversos fins, como reparo de componentes de metal, moldagem de ferramentas de metal ou liga, parafusos de metal, válvulas, etc. A deposição de metal a laser está se tornando uma técnica amplamente utilizada no campo da manufatura.
Como funciona o processo de deposição de metal a laser?
O processo de deposição de metal a laser envolve o uso de bicos laterais ou coaxiais para soprar o pó na zona de processo do metal. Geralmente, o pó usado para revestimento a laser é de natureza metálica. O pó interage com o feixe de laser que pré-aquece as partículas até seus pontos de fusão. O pó derretido então forma a poça de metal na superfície. Esta piscina de metal é posteriormente resfriada para formar uma camada metálica na superfície, conforme necessário. Às vezes, o substrato é movido para solidificar a deposição metálica.
O movimento do substrato é controlado por meio do sistema CAD ou de projeto auxiliado por computador. É usado para implantar materiais sólidos em um padrão de trilhas. O padrão desejado é obtido após o término da trajetória. Em alguns projetos, o laser ou sistema de bico é móvel e se move sobre um substrato estacionário para produzir trilhas solidificadas. Múltiplas camadas são construídas umas sobre as outras para formar um componente tridimensional. A precisão geométrica é alta para este processo.
Quais são as vantagens da deposição de metal a laser?
O processo de deposição de metal a laser tem ganhado mais popularidade nos últimos anos em relação a processos como pulverização térmica e soldagem a arco de metal a gás porque:
- Este processo é um método adequado para objetos de qualquer forma e estrutura.
- Este processo cria menos distorção da trajetória necessária.
- Este processo não dissipa muito calor, reduzindo os danos causados pelo calor nos materiais.
- Este processo é utilizado para obter baixa diluição entre o substrato e as pistas, e simultaneamente estabelecer uma forte ligação metalúrgica.
- Este processo tem uma alta taxa de resfriamento que produz microestruturas finas.
- Este processo permite um grande controle sobre a fonte de alimentação do laser e a trajetória do laser.
- A estrutura formada por este processo é desprovida de trincas e porosidade.
- Este processo usa tecnologia compacta.
- Este processo é apropriado para a aplicação de material graduado.
- Este processo é adequado para fabricação de formato quase final.
- Para reparar peças, este processo fornece disposições específicas.
Qual é o papel dos lasers de fibra no LMD?
Os lasers de fibra, também conhecidos como lasers de fibra óptica, baseiam-se no princípio da reflexão interna total (TIR). Ele usa o fenômeno TIR em fibras ópticas para transmitir luz. Esses lasers são capazes de transmitir luz a grandes distâncias e também ajudam a reduzir a distorção do feixe de laser causada por efeitos térmicos. Lasers baseados em fibra ótica são capazes de fornecer maior potência de saída do que outras variantes de laser diferentes. Esses lasers devem ter uma alta proporção de área de superfície para volume para fornecer potência de saída contínua na faixa de quilowatts com resfriamento eficaz. O guia de onda de fibra óptica é usado para reduzir a distorção do caminho óptico causada por problemas térmicos. Esses lasers são muito mais controláveis, confiáveis e consistentes em comparação com outros tipos de lasers (dióxido de carbono ou lasers Nd: YAG).
Quais são as aplicações da deposição de metal a laser?
A deposição de metal a laser ou LMD é usada para uma série de operações de fabricação industrial. O processo tem ganhado mais popularidade nos últimos anos em relação a processos como pulverização térmica e soldagem a arco de metal a gás. Algumas das aplicações mais difundidas de deposição de metal a laser:
- É usado para reparar ferramentas sinterizadas.
- É usado para reparos de componentes aeroespaciais e automotivos.
- É usado para reparos de pás de turbinas.
- É usado para o revestimento de superfície de instrumentos de perfuração de petróleo.
- É usado para fabricação e reparo de implantes médicos.
- É usado para prototipagem rápida.
- É usado na fabricação de compósitos com matriz de metal.
- É usado para a produção de superfícies autolubrificantes.
- É usado para reparos de ferramentas corroídas.
Recursos flexíveis para componentes de metal e liga em LMD
O processo de deposição de metal a laser ou LMD permite controlar a potência aplicada de antemão. O pó metálico é injetado de acordo com a potência especificada. Isso é usado para produzir ligas personalizadas. A composição adequada do material pode ser difícil. Se a composição não for precisa, pode ser difícil obter a liga necessária. Algumas ligas comuns fabricadas por meio desse processo são ferro-tântalo, ferro-cobre e titânio-tântalo.
Por que os lasers de CO2 não são usados para LMD?
Inicialmente, quando o processo de deposição de metal a laser foi introduzido pela primeira vez, o CO2 lasers foram amplamente utilizados. Os lasers de dióxido de carbono podem produzir um feixe contínuo de alta potência de luz infravermelha com bandas de comprimento de onda principais que variam de 9.6 a 10.6 micrômetros. No entanto, com o desenvolvimento dos lasers de fibra, o uso de CO2 lasers foi reduzido. Esses lasers eram comparativamente mais caros e não permitiam um fluxo controlado de potência do laser.
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Sou um aluno ávido, atualmente investido na área de Óptica Aplicada e Fotônica. Também sou membro ativo da SPIE (Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica) e da OSI (Sociedade Óptica da Índia). Meus artigos têm como objetivo trazer à luz tópicos de pesquisa científica de qualidade de uma forma simples, mas informativa. A ciência vem evoluindo desde tempos imemoriais. Então, tento explorar a evolução e apresentá-la aos leitores.
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