Лазерное осаждение металла (LMD): EMAG разрабатывает производственное решение для тормозных дисков с покрытием

06.09.2021 - Markus Isgro

Двухслойное покрытие наносится методом лазерного осаждения металла (Laser Metal Deposition).

В ближайшем будущем тормозные диски легковых автомобилей станут износостойким и долговечным за счет двухслойного твердосплавного покрытия, которое будет наноситься на диск при помощи лазера. Для решения этой задачи технологическая компания EMAG LaserTec разрабатывает установку ELC 450 LMD, которая интегрирует процесс лазерного осаждения металла (Laser Metal Deposition – LMD) в универсальную производственную цепочку изготовления тормозных дисков с обеспечением требуемого качества и стабильности. Какие же особенности характеризуют производственное решение, предлагаемое EMAG?


Современные тормозные системы в процессе использования выделяют много частиц тонкой пыли. Но есть и новая проблема: в электромобилях тормоза используются редко, поскольку во время работы двигателя в режиме рекуперации уже создается достаточное тормозное усилие. Редко используемый тормозной диск может даже начать ржаветь. С учетом этого автомобилестроители сейчас вносят изменения в технологию изготовления тормозных дисков. К примеру, может возродиться активное использование барабанных тормозов, так как при их использовании в процессе торможения не происходит выброса мелкой пыли в окружающую среду. Интересной альтернативой этой идее является использование тормозных дисков с твердосплавным покрытием, которые не изнашиваются и не подвержены коррозии. К тому же, такой диск не выделяет мелкую пыль в течение длительного срока службы автомобиля.

В центре внимания эффективность технологии нанесения покрытий

Однако стоит отметить, что покрытие дисков карбидом вольфрама или подобными материалами по-прежнему остается серьезной проблемой. Причина в том, что до сих пор для этого в основном использовалось высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF), при котором частицы покрытия на высокой скорости напыляются на деталь, что однако сопровождается большими потерями материала. Существует ли более эффективная и, одновременно, более стабильная в эксплуатации технология? «Этот вопрос мы некоторое время назад задали производителям автокомпонентов, поскольку накопленный нашими специалистами «ноу-хау» в области лазерных технологий, как правило, создает идеальную основу в том числе и для процессов лазерного нанесения покрытий», — говорит доктор Андреас Моотц, руководитель технологического предприятия EMAG LaserTec, расположенного в г. Хойбах на юго-западе Германии. «Кроме того, у нас большой опыт в разработке комплексных процессов. Мы сконцентрировали наши усилия на разработке нового станка ELC 450 LMD, благодаря чему смогли обеспечить чрезвычайно высокую надежность процесса так называемого лазерного осаждения металла (лазерной наплавки). Связующий слой и лежащий над ним слой твердосплавного материала наносятся на тормозной диск при помощи лазерного луча. Потери материала при этом сводятся к минимуму».

Если подробнее рассмотреть конструкцию станка, становится понятно, как именно организован процесс обработки. На станке установлен круглый тактовый стол с пятью позициями, через которые каждая деталь проходит четыре раза (покрытие двухслойное, нанесение производится с одной стороны – с переворотом детали):

  • Взвешивание: в первой позиции производится предварительное взвешивание детали - еще без покрытия. Это значение используется далее для определения веса нанесенного слоя (при последующем взвешивании детали после одного прохода). В результате обеспечивается контролируемое нанесение требуемого количества материала.
  • Лазерная очистка: в следующей позиции заготовка очищается от остатков рабочих материалов и загрязнений. Импульсы лазерного излучения направляются на поверхность, и лишний материал мгновенно испаряется. 
  • Предварительный нагрев: в третьей позиции технология индукционного нагрева EMAG eldec обеспечивает идеальную для обработки температуру детали.
  • Лазерная наплавка: собственно процесс лазерного нанесения покрытия. Один слой наносится за один проход – сначала один связующий слой, затем твердосплавное покрытие. Весь процесс выигрывает от тщательно разработанной концепции лазерного инструмента, в которой порошок материала покрытия подается через один канал и сплавляется с поверхностью диска в точке плавления процесса сварки.
  • Поворотная станция/измерение: в конце круглого стола расположена пятая позиция для измерения и переворота детали. После двух проходов с одной стороны деталь на этой позиции переворачивается, и процесс нанесения двухслойного покрытия повторяется снова.

Комплексные решения EMAG

В целом, разработка новой технологии нанесения покрытия в настоящий момент идет полным ходом, как подтверждает Андреас Моотц: «Вместе с нашими заказчиками в настоящий момент мы еще проводим испытания покрытия, однако уже сейчас понятно, что в будущем мы сможем предлагать нашим заказчикам чрезвычайно эффективное решение. Интеграция высокоточной технологии нанесения лазерного покрытия с другими процессами, такими как очистка, предварительный подогрев и контроль качества (взвешивание), гарантирует необходимую надежность и стабильность процесса, которая, конечно же, незаменима в условиях крупносерийного и массового производства в автомобилестроении». Следует упомянуть еще одно характерное преимущество группы EMAG: как для предварительной токарной обработки диска, так и окончательного шлифования диска с нанесенным покрытием специалисты EMAG разрабатывают и предлагают специализированные технологические решения. Таким образом, по желанию заказчика, EMAG может поставить производственное решение для полной обработки нового поколения тормозных дисков. «Благодаря нашему обширному ноу-хау в области самых различных технологических процессов, мы можем предложить комплексные решения “из одних рук” во многих сферах применения. Скоро к ним добавятся также и тормозные диски с покрытием», — заключает господин Моотц.

Контактное лицо

Markus Isgro

Press and Communication

Телефон:+49 7162 17-4658
Факс:+49 7162 17-4027
E-mail:communications@emag.com

Video

Laser Metal Deposition

Laser Metal Deposition

Рисунки