De mult timp, tehnologia laser a fost cunoscută pentru utilizarea pe scară largă în sudare, tăiere și marcare și abia în acești doi ani, odată cu popularizarea treptată a curățării cu laser, conceptul de tratare a suprafețelor cu laser a devenit din ce în ce mai mult. în centrul atenţiei şi a apărut în mintea oamenilor. Procesare laser fără contact, flexibilitate ridicată, viteză mare, fără zgomot, zonă mică afectată de căldură fără deteriorarea substratului, fără consumabile și cu emisii scăzute de carbon.
Tratarea suprafeței cu laserare de fapt un număr foarte mare de categorii de aplicații pe lângă curățarea cu laser, cum ar fi lustruirea cu laser, placarea cu laser, călirea cu laser și așa mai departe. Aceste metode sunt folosite pentru a modifica proprietățile fizico-chimice specifice ale suprafeței materialului, de exemplu, pentru a face suprafața procesată într-o funcție hidrofobă, sau impulsuri laser pentru a produce un diametru de aproximativ 10 microni, adâncimea de doar câțiva microni de depresiuni mici. , ca o modalitate de a crește rugozitatea, de a îmbunătăți aderența la suprafață și așa mai departe.
În plus față decuratare cu laser, cunoașteți următoarele tipuri de tratare a suprafeței cu laser?
stingere cu laser
Călirea cu laser este una dintre soluțiile pentru prelucrarea componentelor foarte solicitate și complexe, permițând solicitări mai mari și o durată de viață mai lungă pentru piesele cu uzură mare, cum ar fi arborii cu came și sculele de îndoire.
Funcționează prin încălzirea pielii unei piese de prelucrat care conține carbon la o temperatură puțin sub temperatura de topire (900 - 1400 grade, 40% din puterea iradiată este absorbită), astfel încât atomii de carbon din rețeaua metalică să fie rearanjați ( austenitizare), iar apoi fasciculul laser încălzește în mod constant suprafața în direcția de alimentare, iar materialul din jurul fasciculului laser se răcește atât de repede pe măsură ce fasciculul laser se mișcă, încât reteaua metalică nu poate reveni la forma sa originală, rezultând în martensită, care provoacă o Aceasta are ca rezultat martensită și o creștere semnificativă a durității.
Adâncimea de întărire a straturilor exterioare de oțel carbon realizată prin călirea cu laser este de obicei de 0.1-1,5 mm și poate fi de 2,5 mm sau mai mare în unele materiale. Avantajele față de metodele convenționale de întărire sunt:
1. Aportul de căldură vizat este limitat la o zonă localizată, rezultând practic nicio deformare a componentelor în timpul prelucrării. Costurile de reluare sunt reduse sau chiar eliminate cu totul;
2. călirea chiar și pe geometrii complexe și componente de precizie, permițând călirea precisă a suprafețelor funcționale restrânse local care nu pot fi călite prin metode convenționale de călire;
fără distorsiuni. Procesele convenționale de întărire produc distorsiuni datorită aportului mai mare de energie și călirii, dar în timpul călirii cu laser, aportul de căldură poate fi controlat cu precizie datorită tehnologiei laser și controlului temperaturii. Componenta rămâne practic curată;
Geometria durității componentei poate fi schimbată rapid și „din mers”. Aceasta înseamnă că nu este nevoie să convertiți optica/întregul sistem.
Laser pilozitate
Grosajul cu laser este unul dintre instrumentele de proces pentru modificarea suprafeței materialelor metalice. În procesul de structurare, laserul creează geometrii aranjate regulat în straturi sau substraturi pentru a modifica în mod intenționat proprietățile tehnice și a dezvolta noi funcții. Procesul implică, în general, utilizarea radiației laser (de obicei impulsuri scurte de lumină laser) pentru a genera geometrii aranjate în mod regulat pe o suprafață într-o manieră reproductibilă. Raza laser topește materialul într-un mod controlat și este solidificat în structura definită printr-un management adecvat al procesului.
De exemplu, structurile hidrofobe de suprafață permit apei să curgă de pe suprafață. Crearea unor structuri submicronice pe suprafețe cu lasere cu impulsuri ultrascurte permite realizarea acestei proprietăți, iar structura de creat poate fi controlată cu precizie prin variarea parametrilor laserului. Efectul opus, de exemplu suprafețele hidrofile, poate fi de asemenea realizat.
Panouri auto pentru a picta, trebuie să faceți suprafața plăcii subțiri de distribuție uniformă a "micro-pit" pentru a îmbunătăți aderența vopselei, cu fascicul laser pulsat de mii până la zeci de mii de ori pe secundă concentrându-se pe suprafața incidentului rulou pe rolă, în punctul de focalizare de la suprafața rolei pentru a forma un mic bazin solubil, în același timp pe partea de suflare a piscinei microsolubile, astfel încât bazinul solubil de material topit în conformitate cu cerințele specificate, cât posibil grămadă până la piscină! Marginea formării de file în formă de arc, aceste file mici și micro-gropi nu numai că pot spori rugozitatea suprafeței materialului pentru a crește aderența vopselei, dar și pot îmbunătăți duritatea suprafeței materialului pentru a prelungi durata de viață.
Anumite proprietăți sunt generate de structurarea cu laser, cum ar fi proprietățile de frecare sau conductivitatea electrică și termică a unor materiale metalice. În plus, structurarea cu laser crește rezistența de lipire și durata de viață a piesei de prelucrat.
În comparație cu metodele tradiționale, structurarea cu laser a suprafețelor este mai ecologică, nefiind nevoie de agenți de sablare sau substanțe chimice suplimentare; repetabile și precise, laserele permit structuri controlate care sunt precise la microni și foarte ușor de replicat; Întreținere redusă, laserele sunt fără contact și, prin urmare, absolut fără uzură în comparație cu uneltele mecanice cu uzură rapidă; și nu este nevoie de post-procesare, fără topituri sau alte reziduuri de prelucrare lăsate în urmă pe piesa prelucrată cu laser.
Finisaj de suprafață cu laser Dazzle
Călirea cu laser este utilizată în mod obișnuit în tratarea suprafețelor cu laser orbitoare, cunoscută și sub denumirea de marcare a culorii cu laser. Principiul procesului este că materialul de încălzire cu laser, încălzirea locală a metalului la puțin sub punctul său de topire, în parametrii corespunzători ai procesului, în acest moment, structura porții se va schimba; în suprafața piesei de prelucrat se va forma un strat de oxid, acest strat de film în iradierea luminii, interferența luminii incidente, astfel încât o varietate de culoare de temperare în acest moment, suprafața stratului generat de acest strat de strat de marcare colorat, fără a fi nevoie să schimbați unghiul de observație, modelul de marcare va fi schimbat dintr-o varietate de culori diferite.
Aceste culori rămân stabile la temperatură până la aprox. 200 de grade. La temperaturi mai ridicate, poarta revine la starea inițială - marcajul dispare. Calitatea suprafeței este păstrată intactă. În aplicațiile de combatere a contrafacerii se obține un grad ridicat de securitate și trasabilitate. Pe lângă noul marcaj negru cu lasere cu impulsuri ultrascurte, care a devenit bine stabilit în domeniul tehnologiei medicale în ultimii ani, este, de asemenea, ideal pentru marcarea produselor și, prin urmare, pentru trasabilitate unică conform directivei UDI.
Topirea cu laser
Este un proces de fabricație aditiv potrivit pentru materiale hibride metal și metal-ceramice. Cu aceasta, geometriile 3D pot fi create sau modificate. Folosind această metodă de producție, laserele pot fi folosite și pentru reparații sau acoperire. Astfel, în sectorul aerospațial, fabricarea aditivă este utilizată pentru repararea palelor turbinelor.
În fabricarea de scule și matrițe, marginile crăpate sau uzate și suprafețele funcționale modelate pot fi reparate sau chiar blindate local. Pentru a preveni uzura și coroziunea, locațiile rulmenților, rolele sau componentele hidraulice sunt acoperite cu tehnologie energetică sau petrochimie. Fabricația aditivă este folosită și în producția de automobile. Numeroase componente sunt modificate aici.
În placarea metalică laser convențională, fasciculul laser încălzește mai întâi local piesa de prelucrat și apoi formează un bazin topit. Pulberile metalice fine sunt apoi pulverizate de la duza capului de procesare laser direct în bazinul topit. În timpul topirii metalului cu laser de mare viteză, particulele de pulbere sunt deja încălzite aproape la temperatura de topire deasupra suprafeței substratului. Ca rezultat, este nevoie de mai puțin timp pentru a topi particulele de pulbere.
Efect: o creștere semnificativă a vitezei procesului. Datorită efectelor termice mai mici, topirea metalelor cu laser de mare viteză face posibilă, de asemenea, acoperirea materialelor care sunt foarte sensibile la căldură, cum ar fi aliajele de aluminiu și aliajele de fontă. Cu procesul HS-LMD, se pot obține viteze mari de suprafață de până la 1500 cm²/min pe suprafețe simetrice rotațional, în timp ce se pot realiza viteze de avans de până la câteva sute de metri pe minut.
Piesele sau matrițele scumpe pot fi reparate rapid și ușor prin placarea metalică cu laser cu pulbere laser. Deteriorările, mari sau mici, pot fi reparate rapid și aproape fără urme. De asemenea, sunt posibile modificări de design. Acest lucru economisește timp, energie și material. În special pentru metalele scumpe, cum ar fi nichelul sau titanul, merită destul de mult. Exemple tipice de aplicații sunt palete de turbină, diferite pistoane, supape, arbori sau matrițe.
Tratament termic cu laser
Mii de lasere miniaturale (VCSEL) sunt montate pe un singur cip. Fiecare emițător este echipat cu 56 de astfel de cipuri, în timp ce un modul este format din mai mulți emițători. Zona de radiație dreptunghiulară poate conține milioane de micro-lasere și poate emite mai mulți kilowați de putere laser infraroșu.
VCSEL generează fascicule în infraroșu apropiat cu o intensitate de radiație de 100 W/cm² prin intermediul unei secțiuni transversale dreptunghiulare mare, direcțională. În principiu, această tehnologie este potrivită pentru toate procesele industriale care necesită un control extrem de precis al suprafeței și al temperaturii.
Modulele de tratament termic cu laser sunt potrivite în special pentru aplicațiile de încălzire pe suprafețe mari, unde sunt necesare precizie și flexibilitate. În comparație cu metodele convenționale de încălzire, acest nou proces de încălzire oferă un grad mai mare de flexibilitate, precizie și economii de costuri.
Tehnologia poate fi folosită pentru a sigila celulele în pungă pentru a preveni șifonarea foliei, prelungind astfel durata de viață a celulelor. De asemenea, poate fi utilizat în aplicații precum foliile de uscare pentru celule, impregnarea ușoară a panourilor solare și tratarea precisă a zonei de încălzit pentru materiale specifice, cum ar fi napolitanele de oțel și siliciu.
Lustruire cu laser
Mecanismul detehnologie de lustruire cu lasereste fuziunea îngustă la suprafață și fuziunea suprafață, bazându-se pe retopirea suprafeței și re-solidificarea stratului topit cu laser. Când o suprafață metalică este iradiată de un laser cu energie suficient de mare, suprafața suferă un anumit grad de topire și redistribuire, iar suprafețele netede sunt obținute prin tensiuni de întindere la suprafață și gravitație înainte de solidificare.
Întreaga grosime a stratului de topire este mai mică decât înălțimea de la jgheab până la vârf, permițând astfel întregului metal topit să umple jgheaburile din apropiere, forța motrice pentru această umplere fiind efectul capilar, în timp ce un strat de topire mai gros induce metalul lichid. să curgă spre exterior din centrul bazinului de topitură, forța motrice pentru redistribuire fiind efectul termo-capilar sau efectul Marconi.
Exemple de aplicații, cum ar fi ceramica cu carbură de siliciu, materialul pentru componentele optice ale telescopului ușoare și mari (în special oglinzi de dimensiuni mari și de formă complexă). tehnica de lustruire de precizie a suprafetelor. Prin modificarea suprafeței RB-SiC preacoperite cu pulbere de Si prin laser de femtosecundă, se poate obține o suprafață optică cu rugozitatea suprafeței Sq de 4,45 nm după numai 4,5 ore de lustruire, ceea ce îmbunătățește eficiența lustruirii de peste trei ori comparativ cu șlefuire și lustruire directă. Lustruirea cu laser este, de asemenea, utilizată pe scară largă în lustruirea matrițelor, camelor și palelor turbinelor.
Sablare cu laser
Peening-ul cu laser, cunoscut și sub denumirea de sablare cu laser, este o iradiere cu laser cu puls scurt (λ=1053nm) cu densitate mare de energie, focalizare mare, a suprafeței pieselor metalice, a metalului de suprafață (sau a stratului de absorbție) în densitate mare de putere a rolului laserului în formarea instantanee a exploziei de plasmă, explozia undei de șoc în constrângerile asupra stratului limită al pieselor metalice din interiorul transferului, astfel încât stratul de suprafață al granulelor să producă deformare plastică compresivă în suprafață stratul pieselor într-o gamă mai groasă Obține efortul de compresiune reziduală, rafinarea granulelor și alte efecte de întărire a suprafeței. Comparativ cu sablare mecanică tradițională are următoarele avantaje
1. Direcționalitate puternică: laserul acționează pe suprafața metalică într-un unghi controlat, cu o eficiență ridicată de conversie a energiei, în timp ce unghiul de impact mecanic al proiectilului este aleatoriu;
2. Forță mare: explozie de plasmă cu laser-blast generată de presiunea instantanee de până la câțiva GPa; densitatea de putere: densitatea de putere de vârf a impactului laser atinge câteva zeci de GW/cm2;
Integritate bună a suprafeței: impactul laserului asupra suprafeței nu are aproape nici un efect de pulverizare, iar după șlefuirea mecanică, morfologia suprafeței este deteriorată pentru a produce concentrații de stres.
Impactul laser după valoarea maximă a tensiunii de compresiune este mai bun, tensiunea de compresiune reziduală a suprafeței a crescut cu aproximativ 40% până la 50%, durata de viață la oboseală a piesei de prelucrat, rezistența la temperatură ridicată și turnare la îndoire și alți indicatori ai valorii numerice au fost îmbunătățite semnificativ. . În prezent, a fost aplicat în domeniul tratării suprafeței aeronavelor, al tratamentului suprafeței cu motor aeronautic și așa mai departe.
