Laser cladding coatings bieden tal van ijzersterke voordelen die in veel gevallen ongeëvenaard zijn. Hier staan nieuwe uitdagingen tegenover met betrekking tot corrosie. Over deze materie geven we graag het woord aan expert ter zake, technologisch verantwoordelijke (CTO) bij LCV: Stijn Clijsters.
Hij geeft een
woordje uitleg over de werking van LCV, corrosieproblematiek binnen additive
manufacturing en hoe dit door de juiste testen te laten uitvoeren kan verholpen
worden.
Goedemorgen Stijn, LCV doet het goed zo te horen! Vertel eens, hoe is het begonnen?
Hoe wordt laser cladding ingezet bij LCV?
“Laser cladden
(of laser metal deposition) is een lasproces waarbij een laser een smeltbad
creëert op het doeloppervlak. Vervolgens wordt een metaalhoudend
toevoegmateriaal (poeder of draad) ingesmolten op het substraat. Traditioneel
werd dit proces gebruikt om turbine assen en dergelijke te repareren. Wat laser
cladden interessant maakt is de minimale warmte-inbreng.
Nu streeft LCV ernaar
om laser cladden te evolueren naar industriële serieproductie. Hierbij
focussen we vooral op coatings aanbrengen op nieuwe stukken en soms op
refurbishing in seriewerk. Laser cladding coatings verlengen de levensduur
van de apparatuur waardoor ad hoc reparaties minder nodig zijn. De
filosofie hierachter is om op industrieel niveau kosten-competitief een coating
aan te brengen die zorgt voor een levensduurverlenging.
LCV voorziet coatings via laser cladden voor onder andere:
- Hydrauliek (grote zuigerstangen)
- Procesindustrie
- Staalnijverheid
- Compacting en grondverzet
LCV gebruikt een techniek die iets anders is dan het klassiek poederbedproces. Hoe gaat dit juist te werk?
“De
poederbedmethode houdt in dat je op een plaat laagjes poeder aanbrengt en per
laagje ga je smelten waar je het poeder wilt hebben. Bij LCV blazen we het
poeder heel gericht via een nozzle in het laserlicht.
Deze techniek is
interessant omdat je op grotere oppervlakten en meer hybride kunt werken
waardoor je ook meer complexe oppervlakken kunt behandelen. Daarom
gebruiken we het als coatingtechniek vanwege de flexibiliteit.”
Bij lasercladden kun je zowel draad als poeder gebruiken. Waarom opteert LCV eerder voor poeder?
“Poeder komt in
veel meer varianten voor waardoor er meer ontwikkelvrijheid is om
legeringen, samenstellingen en gradiënten te maken. Daarnaast kunnen we poeder
ook wisselen tijdens het proces en is poeder nog altijd makkelijker om met
de laser te smelten. Draad vraagt om meer warmte-inbreng wat een nadeel kan
zijn voor de resulterende eigenschappen van het materiaal.”
Wat maakt jullie lasproces zo uniek?
Zoals de naam suggereert is laser cladding de focus maar jullie zijn naast oppervlaktelagen ook bezig met 3D-printing. Gaat dit een even belangrijke positie innemen als cladding coatings voor LCV?
Hoe zien jullie jullie plaats binnen het 3D-printinglandschap?
Hoe zijn de toepassingen geëvolueerd door de tijd?
Wat is de belangrijkste uitdaging naar materiaaleigenschappen toe in dit proces?
“Thermische
spanningen van het lasproces kunnen ervoor zorgen dat de stukken krom kunnen
trekken en scheuren. Warmtebehandeling helpt
deze spanningen te relaxeren. Wanneer bepaalde stukken maattoleranties hebben
worden ze typisch nog nagefreesd maar als gevolg van inwendige spanningen
kunnen deze tijdens het frezen gaan bewegen zodat de maattoleranties niet meer
helemaal kloppen.
De juiste
microstructuur bekomen is zeker naar corrosieresistentie een
belangrijk punt. We werken bijvoorbeeld veel met superduplex roestvaststaal
voor reparaties in de petrochemie. De microstructuren van deze materialen
zijn niet vanzelfsprekend dat maakt het een uitdaging om met een lasproces te
garanderen dat je de juiste microstructuur behoudt tijdens het lasproces.“
Zijn er specifieke testen die jullie (laten) uitvoeren op laser cladding coatings of samples?
“Voor additive
manufacturing laten we samples verifiëren om microdefecten in het materiaal in
kaart te brengen. Deze hebben immers invloed op de mechanische
eigenschappen van de producten. In de toekomst willen we daarvoor beroep op de
expertise van METALogic waar we kunnen rekenen op een gunstige doorlooptijd die
we al bij vorige projecten hebben ervaren.
Daarnaast zijn er
ook tal van standaardtesten die we laten uitvoeren op overlay weldings en
hard facings. We leggen deze lagen typisch aan als coating om meer
corrosieweerstand of slijtvastheid te creëren. Dit doen we volgens bepaalde
normen. Er worden in ISO en ASME
standaarden (ISO 15614 & ASME_IX) een aantal testen vermeld zoals het meten
van hardheid, samenstelling, opmenging opmeten, …
Met betrekking tot corrosieweerstand is er ASTM G28 om de weerstand tegen interkristallijne corrosie te testen. Als de resultaten hiervan niet goed zijn is de reden typisch dat de microstructuur niet voldoet. Mogelijke oorzaken hiervoor zijn bijvoorbeeld te hoge temperaturen tijdens het oplassen of te snel stollen van het materiaal.”
Stijn, bedankt voor je tijd en medewerking!
Neem zeker een kijkje
op de website van LCV voor meer informatie! METALogic staat
natuurlijk ook voor u klaar als expert in het testen van de corrosieweerstand
van lassen, de karakterisatie van (3D-geprinte) materialen en biedt u een
oplossing voor allerhande corrosiegerelateerde vraagstukken.