Tehnologija obrade površine laserom

Lasersko gašenje

Lasersko gašenje je jedno od rješenja za obradu komponenti kompleksa visokog naprezanja. Može učiniti da komponente sa visokim habanjem, kao što su bregaste osovine i alati za savijanje, podnose veće naprezanje i produže njihov vijek trajanja.

Njegov princip je da preuredi atome ugljika u metalnoj rešetki (austenit), a zatim laserski snop stalno zagrijava površinu duž smjera napajanja. Kako se laserski snop kreće, okolni materijal se brzo hladi, a metalna rešetka se ne može vratiti u prvobitni oblik, stvarajući tako martenzit, što značajno povećava tvrdoću. Dubina stvrdnjavanja vanjskog sloja ugljičnog čelika postignuta laserskim kaljenjem je obično 0.1-1.5 mm, a na nekim materijalima može biti 2,5 mm ili više.

U poređenju sa tradicionalnim metodama gašenja, njegove prednosti su:
1. Ciljani unos toplote je ograničen na lokalna područja, tako da gotovo da nema savijanja komponenti tokom obrade. Troškovi prerade su smanjeni ili čak potpuno eliminisani;
2. Također se može očvrsnuti na složenim geometrijskim površinama i preciznim dijelovima, te može postići precizno očvršćivanje lokalno ograničenih funkcionalnih površina koje se ne mogu ugasiti tradicionalnim metodama kaljenja;
3. Bez izobličenja. U konvencionalnim procesima kaljenja dolazi do deformacija zbog većeg unosa energije i kaljenja, ali u procesima laserskog kaljenja unos topline se može precizno kontrolirati zahvaljujući laserskoj tehnologiji i kontroli temperature. Komponente ostaju gotovo u originalnom stanju;
4. Geometrija tvrdoće dijela može se brzo mijenjati "u hodu". To znači da nema potrebe za konverzijom optike/cijelog sistema.

Lasersko teksturiranje

Lasersko teksturiranje je jedna od procesnih metoda za površinsku modifikaciju metalnih materijala. Tokom procesa strukturiranja, laser stvara pravilno raspoređene geometrijske oblike u slojevima ili podlogama kako bi se specifično modificirala tehnička svojstva i razvile nove funkcionalnosti. Proces uključuje upotrebu laserskog zračenja, obično kratkopulsnih lasera, za proizvodnju pravilno raspoređenih geometrijskih oblika na površini na ponovljiv način. Laserski snop topi materijal na kontrolisan način i učvršćuje se u definisanu strukturu uz odgovarajuće upravljanje procesom.

Laserski tretman šarene površine

Lasersko kaljenje se obično koristi u laserskoj obradi površine, poznatom i kao lasersko označavanje boja. Princip procesa je da kada laser zagrije materijal, metal se lokalno zagrijava na nešto niže od svoje točke topljenja. Pod odgovarajućim parametrima procesa, struktura kapije će se promeniti u ovom trenutku; oksidni sloj će se formirati na površini obratka, a ovaj film će biti izložen svjetlu. Pod zračenjem, interferencija upadne svjetlosti uzrokuje pojavu različitih boja kaljenja u ovom trenutku. Sloj fantomskog označavanja generiran na površini mijenja se s različitim uglovima gledanja, a obrasci označavanja će se također mijenjati u različite boje. boja.

Ove boje su temperaturno stabilne do približno 200 stepeni. Na višim temperaturama, kapija se vraća u prvobitno stanje - oznaka nestaje. Kvalitet površine će ostati netaknut. Ima visok stepen sigurnosti i sljedivosti u aplikacijama protiv krivotvorenja. Dugo se koristi u medicinskoj tehnologiji i, pored novog crnog označavanja ultrakratkim pulsnim laserima, idealan je i za označavanje proizvoda i time jedinstvenu sljedivost prema UDI direktivama.

Lasersko oblaganje

To je aditivni proizvodni proces pogodan za hibridne materijale od metala i kermeta. Ovo vam omogućava da kreirate ili modifikujete 3D geometrijske oblike. Koristeći ovu metodu proizvodnje, laser također može izvršiti popravke ili premaze. Stoga se u zrakoplovnoj industriji aditivna proizvodnja koristi za popravak lopatica turbina. U izradi alata i kalupa, napukli ili istrošeni rubovi i funkcionalne površine mogu se popraviti ili čak djelomično armirati. Za zaštitu od habanja i korozije, mjesta ležaja, valjci ili hidraulične komponente su premazani u energetskom ili petrohemijskom sektoru. Aditivna proizvodnja se također koristi u proizvodnji automobila. Ovdje je poboljšan veliki broj komponenti. U konvencionalnoj laserskoj metalnoj oblogi, laserska zraka prvo lokalno zagrijava radni komad, a zatim formira rastopljeni bazen. Fini metalni prah se zatim raspršuje direktno u rastopljeni bazen iz mlaznice glave za lasersku obradu. Tokom laserskog oblaganja metala velike brzine, čestice praha se zagrijavaju skoro do temperature topljenja neposredno iznad površine podloge. Zbog toga je potrebno manje vremena za otapanje čestica praha. Učinak: Značajno poboljšati brzinu procesa. Zbog manjih toplotnih efekata, materijali koji su veoma osetljivi na toplotu kao što su legure aluminijuma i legure livenog gvožđa takođe se mogu obložiti laserskim metalnim oblogama velike brzine. HS-LMD proces omogućava proizvodnju vrlo velikih površinskih brzina do 1500 cm²/min na rotaciono simetričnim površinama. Istovremeno se postižu brzine dovoda do nekoliko stotina metara u minuti. Popravite skupe dijelove ili kalupe brzo i jednostavno pomoću laserske metalne obloge u prahu. Velika i mala oštećenja mogu se popraviti brzo i praktično bez ostavljanja traga. Dizajn se također može mijenjati. Ovo štedi vrijeme, energiju i materijale. Posebno za skupe metale poput nikla ili titanijuma, to se isplati. Tipični primjeri primjene su lopatice turbina, razni klipovi, ventili, osovine ili kalupi.

Laserska toplinska obrada

Hiljade malih lasera (VCSEL) su montirane na jednom čipu. Svaki predajnik je opremljen sa 56 ovih čipova, a modul se sastoji od nekoliko predajnika. Pravokutna zona zračenja može sadržavati milione sićušnih lasera i može proizvesti nekoliko kilovata snage infracrvenog lasera. VCSEL generiše bliski infracrveni snop sa intenzitetom zračenja od 100 W/cm² preko velikog, usmerenog pravougaonog poprečnog preseka snopa. U principu, ova tehnologija je pogodna za sve industrijske procese koji zahtijevaju izuzetno preciznu kontrolu površine i temperature. Modul laserske termičke obrade posebno je pogodan za aplikacije grijanja velikih površina koje zahtijevaju strogu preciznost i fleksibilnost. U poređenju sa tradicionalnim metodama grijanja, ovaj novi proces grijanja ima veću fleksibilnost, preciznost i uštedu troškova.

Ova tehnologija se može koristiti za zaptivanje listova baterija u obliku vrećice kako bi se spriječilo gužvanje aluminijske folije, čime se produžava vijek trajanja baterije. Također se može koristiti u aplikacijama kao što su sušenje aluminijske folije za baterije, solarni paneli koji vlažu svjetlost i područja za preciznu obradu koja se zagrijavaju na specifičnim materijalima kao što su čelik i silikonske pločice.

Lasersko poliranje

Mehanizam tehnologije laserskog poliranja je površinsko usko topljenje i površinsko pretapanje, koje se oslanja na površinsko pretapanje i ponovno očvršćavanje laserski pretopljenog sloja. Kada je metalna površina ozračena laserom dovoljno visoke energije, njena površina prolazi kroz određeni stepen pretopljenja, preraspodjele i površinskog vlačnog naprezanja i gravitacije, postižući glatku površinu prije skrućivanja. Celokupna debljina rastopljenog sloja je manja od visine od korita do vrha, što omogućava da ceo rastopljeni metal ispuni obližnja korita. Pokretačka sila za ovo punjenje se postiže kapilarnim efektom, dok će deblji otopljeni sloj promovirati tečni metal. Pokretačka sila za protok prema van iz centra rastopljenog bazena je termokapilarni ili Markonijev efekat, koji ga redistribuira.

Lasersko brizganje / Jačanje laserskim udarom

Lasersko šok peening, koji se naziva i lasersko peening, zrači površinu metalnih dijelova sa visokom gustinom energije, visokim fokusom, kratkim impulsnim laserom (λ=1053nm), a površinski metal (ili apsorpcioni sloj) je trenutno nastala pod dejstvom lasera velike gustine. Plazma eksplodira, a eksplozijski udarni val se prenosi na unutrašnjost metalnog dijela pod ograničenjima graničnog sloja, uzrokujući da se površinska zrna podvrgnu tlačnoj plastičnoj deformaciji i postižu efekte površinskog jačanja kao što je zaostalo tlačno naprezanje i rafiniranje zrna u deblja površina dijela. U poređenju sa tradicionalnim mehaničkim peskarenjem, ima sledeće prednosti:

1. Jaka usmjerenost: laser djeluje na metalnu površinu pod kontroliranim uglom, sa visokom efikasnošću konverzije energije, dok je ugao udara mehaničkih projektila slučajan;
2. Velika sila: trenutni pritisak generiran laserskim pjeskarenjem plazme je čak nekoliko GPa; velika gustina snage: vršna gustina snage laserskog šoka dostiže nekoliko do desetina GW/cm2;
3. Dobar površinski integritet: Laserski šok gotovo da nema efekta prskanja na površini, dok se nakon mehaničkog mjenjanja morfologija površine oštećuje i dolazi do koncentracije naprezanja. Maksimalna vrijednost tlačnog naprezanja nakon laserskog udara je bolja, površinsko zaostalo tlačno naprezanje se povećava za oko 40% do 50%, a vijek trajanja zamora, otpornost na visoke temperature, formiranje savijanja i drugi srodni pokazatelji radnog komada su značajno poboljšani. Koristi se u površinskoj obradi aviona, površinskoj obradi avionskih motora i drugim poljima.