Laser cladding an experimental and theoretical investigation

Sammanfattning: Avhandlingen omfattar studier vid laserpåsvetsning och lasergjutning med CO2-laser och Nd:YAG-laser. Avhandlingen är indelad i sex kapitel. Kapitel 1 är en presentation/introduktion av laserpåsvetsning och några applikationsområden tillsammans med alla abstract, sammanfattningar och de viktigaste figurerna som ingår i de övriga kapitlen. Kapitel 2 är sammansättning av två publikationer där energifördelningen vid påsvetsning med CO2 och Nd:YAG-laser har undersökts och kvantifierats med hjälp av kalorimetriska försök. Studierna visar att vid laserpåsvetsning minskar energiförlusterna i form av reflektionsförluster från påsvetszonen med 50% för CO2-laser till 40% för Nd:YAG-laser. Kapitel 3 är en studie av hur processparametrarna påverkar det slutliga resultatet (fyllnadsgraden) vid påsvetsning i urfrästa spår innefattande; spårgeometri, pulverapplikation och lasertyp. Studien visar att det bl.a. är möjligt att producera mer eller mindre släta påsvetsar i urfrästa spår med CO2 och Nd:YAG-laser med pulverblåsmetoden. Kapitel 4 visar att det är möjligt att påverka påsvetsarnas slutliga geometri vid laserpåsvetsning. Man använder sig av koppar som gjutformsmaterial, som fixeras på var sida om materialet som skall påsvetsas. På så sätt ”fångar” man pulvermaterialet i gjutformen. Därmed kan man skapa en trapetsformad påsvets vilket är önskvärt för skäreggar och dylikt. Det är kopparns låga absorption av laserljusets våglängd, 10.6 μm och dess snabba värmetransport som gör detta möjligt. Kapitel 5 är en utveckling av kapitel 4 som visar att man även kan producera tråd och stänger via lasersmältning av pulvermaterial. Stänger producerad med denna metod har ett cirkulärt tvärsnitt, kan bli flera mm i diameter, är raka och porfria. Tekniken kan bl.a. användas för produktion av svetstänger, dragprovstavar och andra solida stänger från ett brett urval och sammansättningar av pulverblandningar. Det är det snabba termiska förloppet som gör det möjligt att producera små serier av en unik pulverblandning/legering i små serier till en låg kostnad. Kaptitel 6 omfattar experimentella data tillsammans med matematiska modeller för att förklara vad som händer i interaktionszonen mellan pulver och substrat vid lasergjutning och laserpåsvetsning av förbelagt pulver. Kapitlet inkluderar även en förklaring varför processfönstret för att uppnå en påsvets med liten uppblandning med substratmaterialet är stort. Även växelverkan mellan smältan och pulverbädden vid lasergjutning har analyserats för att identifiera varför lasergjutna kroppar uppvisar mikroskopiskt ojämna ytor.