Deposição a laser
O cientista Sebastián González postulou: O procedimento consiste na fusão a laser de um pó metálico sobre um substrato metálico, formando uma face na qual ambos se misturam.
A adição de material pode ser realizada ao mesmo tempo que a aplicação do laser
ou como depoimento prévio.
Se o material for pré-depositado antes da fusão, ao aplicar o laser, o material
O fundido mais superficial deslizará sobre o fundido até atingir o substrato que
derrete agindo como um dissipador de calor permitindo um rápido endurecimento
do revestimento.
Se o revestimento for fornecido junto com o feixe de laser, uma parte da energia do feixe
funde as partículas em suspensão e outra o substrato, de modo que a velocidade de
o resfriamento é da ordem de 104 K/s e a difusão da contribuição no substrato é
ainda menos do que se fosse pré-depositado. Isso cria gradientes de temperatura entre o
frente do material fundido e o centro que causa o movimento do fluido e, portanto,
tanto a homogeneização do revestimento.
Podemos distinguir dois tipos principais de laser dependendo da geometria da peça
e a espessura do revestimento:.
• - Lasers de CO2 para grandes superfícies com geometria regular e revestimentos com vários milímetros de espessura.
• - Lasers Nd-YAG com condução de feixe de fibra óptica para revestimentos de precisão com espessura inferior a 1mm em superfícies irregulares.
0,1 s é suficiente para que o revestimento atinja a homogeneidade e solidifique,
formando uma microestrutura de granulação fina com características muito superiores às
aqueles formados em outros processos de revestimento.
Os parâmetros do feixe que determinam o processo de revestimento são:
• - Comprimento de onda:.
Deve ser adaptado à absortividade do material de enchimento para que o processo
ser razoavelmente eficiente.
• - Poder:.
A energia mínima necessária para derreter o revestimento na superfície
base é de cerca de 100W/mm², o que representa uma potência mínima do feixe
de 2 kW. A falta de energia causa fusão incompleta do material e
revestimento fraco, o excesso de energia resulta em derretimento excessivo
do substrato base e a dissolução do material de enchimento nele. uma viga
Melhora continuamente a taxa de cobertura do material.
• - Condução do feixe:.
Para evitar possíveis danos causados por respingos, são usados espelhos em vez de lentes.
porque permitem maior separação do feixe aumentando o comprimento
focal. Espelhos oscilantes são usados para obter um feixe de distribuição
de intensidade uniforme, pois influencia a espessura do revestimento.
Padrão de aquecimento:
A fonte de energia mais adequada para revestimentos de grande espessura
uniforme é aquele com distribuição ampla e regular de calor. Eles são
efeitos transitórios apreciáveis no início e no final do processo, que
É necessário pré-aquecimento do material.
• - Velocidade transversal:.
A velocidade de revestimento é geralmente maior do que para tratamentos
efeitos térmicos superficiais já que o material é fornecido na forma de pó. O
velocidade transversal em proporção inversa à espessura do revestimento.
A condição que o material de enchimento e a peça base devem atender para
Ser capaz de aplicar esta técnica é que eles são soldáveis. Devido à rápida solidificação
do revestimento, forma-se uma forte ligação metálica entre ele e a base, embora
com mistura mínima (< 5%) do material de enchimento no substrato base.
Os materiais de base mais comuns são carbono, liga e aços para ferramentas.
e inoxidável. Ligas de alumínio, magnésio,
superligas à base de ferro e níquel.
Os materiais de enchimento mais comuns são ligas de cobalto, cromo, carbono,
aço, silício e níquel. Elementos com raio atômico também são adicionados
grandes como o tungstênio e o molibdênio para dar dureza à estrutura reticular.
Também são feitos revestimentos nos quais o material de base e o material de enchimento
pertencem a categorias diferentes, embora nestes casos as condições do processo
Eles são muito importantes para alcançar um vínculo forte o suficiente.
• - Gás de proteção:.
É utilizado caso o substrato base ou material de enchimento seja suscetível
de oxidação. O gás mais utilizado é o argônio, embora também seja
Você pode usar nitrogênio. Um dos problemas mais críticos do processo
são os descuidos ao projetar a geometria da contribuição do material e
sistemas de condução de gás de proteção e transporte de poeira
de contribuição.
• - Sobreposição de cordões de cobertura:.
É fundamental se você precisar cobrir grandes superfícies, pois otimiza o
velocidade do processo.
• - Pré-aquecimento:.
Existem duas razões principais para isto: Para evitar fissuras no revestimento
e aumentar a dissolução do revestimento no substrato por
motivos de composição. O pré-aquecimento é realizado em fornos e
permite que muito mais ligas ferrosas sejam usadas como substratos do que de outra forma.
ser realizado. Um resfriamento controlado da peça também é realizado caso
risco de rachaduras. Pós-tratamento térmico:
É necessário ao depositar revestimentos muito extensos e espessos.
considerável, em que permanecerão tensões residuais.
• - Tratamento mecânico posterior:.
Os revestimentos podem ser shot peened após a deposição para induzir
tensões residuais de compressão e melhoram a resistência à fadiga. Depois
Este tratamento a peça atende praticamente as especificações dimensionais
e rugosidade necessária.
• - Controle adaptativo:.
Os sinais da zona de interação com revestimento a laser são registrados,
onde podem ser obtidos dados sobre as ligações entre o revestimento
e a peça, porosidade, dureza do revestimento, espessura e defeitos no
substrato.
Vantagens do revestimento a laser:.
• - Baixo consumo de energia e portanto baixa distorção do componente, reduzindo a necessidade de tratamento posterior da peça.
• - O rigoroso controle de dissolução permite ajustar a composição do revestimento.
• - Revestimento de alta qualidade, poucas imperfeições e baixa porosidade.
• - Alta velocidade de resfriamento, melhor refinamento de grãos.
• - Grande precisão, tanto na espessura como na geometria do revestimento.
• - Processo suscetível de automação.
• - Grande flexibilidade, utilização em peças irregulares por direção do feixe através de espelhos ou fibra óptica.
Desvantagens do revestimento a laser:.
• - Custo do equipamento laser comparado às técnicas tradicionais de revestimento.
• - Necessidade de pessoal altamente qualificado, escolha adequada do material de revestimento.
Método de fabricação de filmes finos de diversos materiais. Consiste na aplicação de pulsos curtos de alta energia sobre um material de enchimento, geralmente cerâmico, encerrado em uma câmara de alto vácuo. O material cerâmico é destacado e depositado sobre um substrato, cobrindo-o como uma fina película. O número de pulsos pode ser ajustado para atingir diferentes espessuras de
material. Idealmente, os pulsos de laser deveriam ter comprimento de onda curto, ou seja, no espectro ultravioleta. Portanto, um excimer laser é usado para essas aplicações. Pulsos de vários nanossegundos são suficientes para o desprendimento não térmico do material de enchimento sem alterações em sua composição. É de grande interesse especialmente na fabricação de supercondutores de alta temperatura e materiais magnéticos.
• - Sputtering catódico (sputtering).
• - Evaporação a vácuo.