Аддитивный метод производства увеличивает срок службы сенсорных датчиков

Аддитивная технология DMD (direct metal deposition) компании O.R. Lasertechnologie GmbH из немецкого города Дибург позволяет обеспечивать надежную защиту сенсорных элементов благодаря нанесению лазерных твердых сплавов. Таким образом, может быть значительно увеличен срок службы этих элементов, например, в установках нефтяной и газовой промышленности.

Промышленные сенсорные датчики являются чувствительными компонентами. Их задача состоит в том, чтобы точно, надежно и в течение долгого времени осуществлять мониторинг температуры, расхода и давления, например, в нефте- и газопроводах. В то же время они подвергаются большим нагрузкам при использовании. По нефтепроводу диаметром 1 метр перекачивается приблизительно 1 млн баррелей сырой нефти в день. Это соответствует 160 000 м³ сырой нефти, или 1 850 литров в секунду. В газопроводах природного газа давление составляет 100 бар в береговых трубопроводах, a в морских трубопроводах оно может достигать свыше 200 бар. Сенсорные элементы, осуществляющие мониторинг транспортировки, сильно изнашиваются вследствие коррозии и трения, что сокращает срок их службы и приводит к дорогостоящим ремонтам.

Метод порошкового напыления, известный также как DMD (direct metal deposition), предоставляет возможность с помощью инновационного сопла подачи порошка компании O.R. Lasertechnologie GmbH значительно дольше использовать сенсорные датчики. Компактная система лазерной сварки EVO Mobile особенно подходит для защиты от износа, а также для ремонта и модификаций. Система работает с низкими мощностями лазера (от 200 Вт), однако благодаря производительности до 5 000 мм³/ч её можно использовать для разных покрытий. Это делает систему высокоэффективной при низких затратах.

Идея защиты датчиков от износа состоит в нанесении покрытия твердого сплава на основе кобальта и хрома – так называемого стеллита – и, таким образом, обеспечить их длительную защиту. Стеллиты являются твёрдыми сплавами, трудно поддающимися обработке. В традиционных методах наплавка стеллитом осуществляется толстым слоем в несколько миллиметров. При этом материал датчика из-за термического воздействия сильно перемешивается. Поэтому при использовании традиционных методов расход материала значительно увеличивается.

A вот при аддитивной порошковой наплавке лазер только минимально и ограниченно расплавляет поверхность датчика. Коаксиально к лазеру наносится металлический порошок с размерами зёрен от 45 до 90 мкм: он образует прочное соединение с поверхностью объекта. Преимуществами являются точное нанесение материала, низкое термическое воздействие на обрабатываемый материал, а также отсутствие деформаций и трещин. Возможна ширина следа от 200 мкм до 2 мм.

Коаксиальный метод позволяет независимо от направления сварки получить однородное качество нанесения материала, причём обрабатываемое изделие может вращаться в любом направлении и, при необходимости, “расти” в трех измерениях. Параметры лазера можно уже во время самого процесса адаптировать к изменяющимся условиям. Для предотвращения окисления и образования крошечных пузырьков процесс протекает в атмосфере защитного газа с инертным газом аргоном. Результатом является новое улучшенное качество компонентов, без трещин и пор, с чистой формой, близкой к конечной. Эта “минимально инвазивная” процедура мало влияет на сам датчик, но значительно повышает его износостойкость.

Группа отдела исследований и развития компании O.R. Lasertechnologie GmbH совместно с институтом им. Фраунгофера в течение одного года разработала высокоэффективное сопло подачи порошка, которое легко устанoвить и которое работает с высокой точностью повторяемости и автоматизации. “Мы гордимся тем, что с помощью нашего аддитивного лазерного метода можно улучшить долговечность датчиков и, следовательно, безопасность работы в нефтяной и газовой промышленности”, –  говорит Маркус Вольф, начальник отдела исследований и развития компании OR LASER. Производство полностью осуществляется в Германии, сопло является первым усовершенствованием такого рода, позволяющим комбинировать проволочную сварку и порошковую наплавку.

В дополнение к системам лазерной сварки компания OR LASER разрабатывает и соответствующие концепции управления. Так, с помощью CAD/CAM – программного решения ORLAS SUITE можно программировать стратегию даже для сложных геометрических форм и управлять траекторией луча с точностью до микрометра. В качестве дополнительного компонента можно заказать поворотную ось для зажима обрабатываемой детали, которая обеспечивает полную 5-координатную обработку на станках с ЧПУ, с помощью которой можно максимально использовать потенциал аддитивной лазерной технологии.

Компания O.R. Lasertechnologie GmbH –производитель промышленных лазерных систем. С момента основания компании в сентябре 1997 года её основатели Юшуа Резник и Ури Резник поставили своей задачей снабжать широкий круг заказчиков в области переработки металлов и пластмасс инновационными лазерными технологиями. Обширный ассортимент продукции, который имеется у компании на сегодняшний день, является результатом непрерывного дальнейшего развития и многолетнего опыта работы в сфере лазерной сварки. Разработка и производство лазерных технологий в Германии для таких компаний, как Siemens, Bosch, Geberit, Freudenberg, General Electrics.

Решения для автомобильной и авиационной промышленности, машиностроения, электротехники, медицинской техники, полимерной промышленности, а также производства инструментов и пресс-форм.

Отдел развития и исследования: 20 сотрудников

Доля рынка: 25 % во всем мире во всех соответствующих секторах промышленности.