Deset primjena laserske tehnologije u obradi površina

Deset primjena laserske tehnologije u obradi površina

Laserska površinska obrada je tehnologija koja koristi lasersku zraku velike gustoće za zagrijavanje površine materijala na beskontaktni način, te ostvaruje modifikaciju njegove površine putem konduktivnog hlađenja same površine materijala.Korisno je poboljšati mehanička i fizikalna svojstva površine materijala, kao i otpornost na trošenje, otpornost na koroziju i otpornost na zamor dijelova.Posljednjih godina, tehnologije laserske obrade površina kao što su lasersko čišćenje, lasersko kaljenje, lasersko legiranje, lasersko ojačanje udarom i lasersko žarenje, kao i lasersko oblaganje, laserski 3D ispis, laserska galvanizacija i druge tehnologije laserske aditivne proizvodnje otvorile su široke mogućnosti primjene .

površinska obrada 1

1. Lasersko čišćenje

Lasersko čišćenje je nova tehnologija čišćenja površine koja se brzo razvija, koja koristi visokoenergetsku pulsnu lasersku zraku za zračenje površine obratka, tako da prljavština, čestice ili premaz na površini mogu trenutno ispariti ili se proširiti, čime se postiže proces čišćenja i pročišćavanje.Lasersko čišćenje se uglavnom dijeli na uklanjanje hrđe, uklanjanje ulja, uklanjanje boje, uklanjanje premaza i druge procese;Uglavnom se koristi za čišćenje metala, čišćenje kulturnih relikvija, čišćenje arhitekture itd. Na temelju svojih sveobuhvatnih funkcija, točne i fleksibilne obrade, visoke učinkovitosti i uštede energije, zelene zaštite okoliša, bez oštećenja podloge, inteligencije, dobre kvalitete čišćenja, sigurnosti, širokoj primjeni i drugim karakteristikama i prednostima, postao je sve popularniji u raznim industrijskim područjima.

U usporedbi s tradicionalnim metodama čišćenja kao što su mehaničko čišćenje trenjem, kemijsko čišćenje od korozije, čišćenje tekućim čvrstim jakim udarcima, visokofrekventno ultrazvučno čišćenje, lasersko čišćenje ima očite prednosti.

2. Lasersko kaljenje

Lasersko kaljenje koristi visokoenergetski laser kao izvor topline kako bi se metalna površina brzo zagrijala i ohladila.Proces kaljenja trenutno se dovršava kako bi se dobila visoka tvrdoća i ultra-fina martenzitna struktura, poboljšala tvrdoća i otpornost na habanje metalne površine i stvorilo tlačno naprezanje na površini kako bi se poboljšala otpornost na zamor.Osnovne prednosti ovog procesa uključuju malu zonu utjecaja topline, malu deformaciju, visok stupanj automatizacije, dobru fleksibilnost selektivnog kaljenja, visoku tvrdoću rafiniranih zrna i inteligentnu zaštitu okoliša.Na primjer, laserska točka može se podesiti za prigušivanje bilo kojeg položaja širine;Drugo, laserska glava i višeosna robotska veza mogu ugasiti određeno područje složenih dijelova.Za drugi primjer, kaljenje laserom je izuzetno vruće i brzo, a stres i deformacija kaljenja su mali.Deformacija izratka prije i nakon laserskog kaljenja može se gotovo zanemariti, stoga je posebno pogodan za površinsku obradu dijelova s ​​visokim zahtjevima preciznosti.

Trenutačno se lasersko kaljenje uspješno primjenjuje za površinsko ojačavanje osjetljivih dijelova u automobilskoj industriji, industriji kalupa, hardverskih alata i strojeva, posebno u poboljšanju životnog vijeka osjetljivih dijelova kao što su zupčanici, površine vratila, vodilice, čeljusti i plijesni.Karakteristike laserskog kaljenja su sljedeće:

(1) Lasersko kaljenje je proces brzog zagrijavanja i samopobuđenog hlađenja, koji ne zahtijeva očuvanje topline peći i kaljenje rashladnog sredstva.To je proces toplinske obrade bez zagađenja, ekološki prihvatljiv i prihvatljiv za okoliš, a može jednostavno provesti ravnomjerno kaljenje na površini velikih kalupa;

(2) Budući da je brzina laserskog zagrijavanja velika, zona utjecaja topline je mala, a kaljenje grijanjem skeniranjem površine, to jest trenutno lokalno gašenje grijanjem, deformacija obrađenog kalupa je vrlo mala;

(3) Zbog malog kuta divergencije laserske zrake, ona ima dobru usmjerenost i može precizno lokalno ugasiti površinu kalupa kroz sustav svjetlovoda;

(4) Dubina otvrdnutog sloja laserskog površinskog kaljenja općenito je 0,3-1,5 mm.

3. Lasersko žarenje

Lasersko žarenje je postupak toplinske obrade koji koristi laser za zagrijavanje površine materijala, izlaganje materijala visokoj temperaturi dugo vremena, a zatim ga polako hladi.Glavna svrha ovog procesa je oslobađanje naprezanja, povećanje duktilnosti i žilavosti materijala te stvaranje posebne mikrostrukture.Karakterizira ga mogućnost prilagodbe strukture matrice, smanjenja tvrdoće, pročišćavanja zrna i uklanjanja unutarnjeg naprezanja.Posljednjih godina tehnologija laserskog žarenja također je postala novi proces u industriji obrade poluvodiča, koji može uvelike poboljšati integraciju integriranih krugova.

4. Ojačanje laserskim udarom

Tehnologija ojačanja laserskim udarom nova je i visoka tehnologija koja koristi udarni val plazme generiran snažnom laserskom zrakom za poboljšanje otpornosti na umor, otpornost na trošenje i otpornost na koroziju metalnih materijala.Ima mnoge izvanredne prednosti, kao što je bez zone utjecaja topline, visoka energetska učinkovitost, ultra-visoka brzina deformacije, snažna mogućnost upravljanja i izvanredan učinak ojačanja.U isto vrijeme, lasersko ojačanje ima značajke dubljeg zaostalog tlačnog naprezanja, bolje mikrostrukture i integriteta površine, bolje toplinske stabilnosti i duljeg vijeka trajanja.Posljednjih godina ova je tehnologija postigla brzi razvoj i ima veliku ulogu u zrakoplovstvu, nacionalnoj obrani, vojnoj industriji i drugim područjima.Osim toga, premaz se uglavnom koristi za zaštitu obradaka od laserskih opeklina i povećanje apsorpcije laserske energije.Trenutno su uobičajeni materijali za premazivanje crna boja i aluminijska folija.

Lasersko peening (LP), također poznato kao lasershock peening (LSP), proces je koji se primjenjuje u području površinskog inženjeringa, odnosno korištenje pulsirajućih laserskih zraka velike snage za stvaranje zaostalih naprezanja u materijalima radi poboljšanja otpornosti na trošenje (kao što je otpornost na habanje i otpornost na zamor) površina materijala ili za poboljšanje čvrstoće tankih dijelova materijala kako bi se povećala površinska tvrdoća materijala.

Za razliku od većine aplikacija za obradu materijala, LSP ne koristi snagu lasera za toplinsku obradu za postizanje željenog učinka, već koristi udar zrake za mehaničku obradu.Laserska zraka velike snage koristi se za utjecaj na površinu ciljanog obratka s kratkim pulsom velike snage.

Svjetlosna zraka udara u metalni izradak, odmah isparava izradak u stanje tanke plazme i primjenjuje pritisak udarnog vala na izradak.Ponekad se izratku dodaje tanki sloj neprozirnog materijala za oblaganje kako bi se zamijenilo isparavanje metala.Za stvaranje tlaka koriste se drugi prozirni materijali za obloge ili inercijski interferentni slojevi za hvatanje plazme (obično vode).

Plazma proizvodi učinak udarnog vala, preoblikuje površinsku mikrostrukturu obratka na mjestu udara, a zatim generira lančanu reakciju širenja i kompresije metala.Duboko tlačno naprezanje koje nastaje ovom reakcijom može produžiti vijek trajanja komponente.

5. Lasersko legiranje

Lasersko legiranje je nova tehnologija modifikacije površine, koja se može koristiti za pripremu amorfnih nanokristalnih ojačanih kermetnih kompozitnih premaza na površini strukturnih dijelova u skladu s različitim uvjetima rada zrakoplovnih materijala i karakteristikama grijanja laserske zrake visoke gustoće energije i brzine kondenzacije, tako da kako bi se postigla svrha površinske modifikacije zrakoplovnih materijala.U usporedbi s tehnologijom laserskog legiranja, tehnologija laserskog oblaganja ima karakteristike malog omjera razrjeđivanja supstrata i rastaljenog bazena, malu zonu utjecaja topline, malu toplinsku deformaciju obratka i malu stopu otpadaka obratka nakon tretmana laserskim oblaganjem.Lasersko oblaganje može značajno poboljšati površinska svojstva materijala, te popraviti istrošene materijale.Ima karakteristike visoke učinkovitosti, velike brzine, zelene zaštite okoliša i bez zagađenja, te dobre performanse obratka nakon tretmana.

površinska obrada 26. Lasersko oblaganje

Tehnologija laserskog oblaganja također je jedna od novih tehnologija modifikacije površine koja predstavlja razvojni smjer i razinu površinskog inženjerstva.Tehnologija laserskog oblaganja postala je žarište istraživanja u površinskoj modifikaciji titanovih legura zbog svojih prednosti nezagađivanja i metalurške kombinacije između premaza i podloge.Laserski obloženi keramički premaz ili kompozitni premaz ojačan keramičkim česticama učinkovit je način poboljšanja površinske otpornosti na habanje legure titana.U skladu sa stvarnim radnim uvjetima, odaberite odgovarajući sustav materijala, a tehnologija laserskog oblaganja može postići najbolje zahtjeve procesa.Tehnologija laserske obloge može popraviti različite neispravne dijelove, poput lopatica zrakoplovnog motora.

Razlika između laserskog površinskog legiranja i laserskog površinskog oblaganja je u tome što je lasersko površinsko legiranje potpuno miješanje dodanih elemenata legure i površinskog sloja podloge u tekućem stanju kako bi se formirao sloj legure;Lasersko površinsko oblaganje je topljenje svih prethodnih premaza i mikrotaljenje površine supstrata, tako da sloj oblaganja i materijal supstrata čine metaluršku kombinaciju i zadržavaju sastav obložnog sloja u osnovi nepromijenjenim.Tehnologija laserskog legiranja i laserskog oblaganja uglavnom se koristi za poboljšanje površinske otpornosti na trošenje, otpornosti na koroziju i otpornosti na gradaciju titanovih legura.

Trenutačno se tehnologija laserskog oblaganja naširoko koristi u popravku i modificiranju metalnih površina.Međutim, iako tradicionalno lasersko oblaganje ima prednosti i karakteristike fleksibilne obrade, popravka posebnog oblika, korisnički definiranog aditiva itd., njegova radna učinkovitost je niska i još uvijek ne može zadovoljiti zahtjeve velike brze proizvodnje i obrade u neka proizvodna polja.Kako bi se zadovoljile potrebe masovne proizvodnje i poboljšala učinkovitost oblaganja, pojavila se tehnologija laserskog oblaganja velike brzine.

Laserska tehnologija oblaganja velike brzine može ostvariti kompaktan sloj oblaganja bez oštećenja.Kvaliteta površine obložnog sloja je kompaktna, metalurška veza s podlogom, bez otvorenih defekata, površina je glatka.Ne samo da se može obrađivati ​​na rotirajućem tijelu, već i na ravnoj i složenoj površini.Kroz stalnu tehničku optimizaciju, ova se tehnologija može naširoko koristiti u industriji ugljena, metalurgiji, offshore platformama, proizvodnji papira, civilnim uređajima, automobilima, brodovima, nafti, zrakoplovnoj industriji i postati ekološki proces ponovne proizvodnje koji može zamijeniti tradicionalnu tehnologiju galvanizacije.

7. Lasersko graviranje

Lasersko graviranje je proces laserske obrade koji koristi CNC tehnologiju za projiciranje visokoenergetske laserske zrake na površinu materijala i koristi toplinski učinak koji stvara laser za stvaranje jasnih uzoraka na površini materijala.Fizička denaturacija taljenja i rasplinjavanja materijala za obradu pod zračenjem laserskog graviranja može omogućiti lasersko graviranje za postizanje svrhe obrade.Lasersko graviranje je korištenje lasera za graviranje riječi na objektu.Riječi isklesane ovom tehnologijom nemaju zareze, površina predmeta je glatka i ravna, a rukopis se neće istrošiti.Njegove značajke i prednosti uključuju: siguran i pouzdan;Precizan i pedantan, preciznost može doseći 0,02 mm;Štedite zaštitu okoliša i materijale tijekom obrade;Velika brzina, velika brzina graviranja prema izlaznim crtežima;Niska cijena, nije ograničena količinom obrade itd.

površinska obrada3

8. Laserski 3D ispis

Proces usvaja tehnologiju laserskog oblaganja, koja koristi laser za zračenje protoka praha koji prenosi mlaznica kako bi se izravno otopila jednostavna tvar ili prah legure.Nakon što laserska zraka ode, tekućina legure brzo se skrutne kako bi se ostvarila brza izrada prototipa legure.Trenutno se široko koristi u industrijskom modeliranju, proizvodnji strojeva, zrakoplovstvu, vojsci, arhitekturi, filmu i televiziji, kućanskim aparatima, lakoj industriji, medicini, arheologiji, kulturi i umjetnosti, skulpturi, nakitu i drugim područjima.

površinska obrada4

9. Tipične industrijske primjene laserske površinske obrade i ponovne proizvodnje

Trenutačno se laserska površinska obrada i aditivne proizvodne tehnologije, procesi i oprema široko koriste u metalurgiji, rudarskim strojevima, kalupima, naftnoj energiji, hardverskim alatima, željezničkom prijevozu, zrakoplovstvu, strojevima i drugim industrijama.

 

10. Primjena tehnologije laserske galvanizacije

Laserska galvanizacija je nova tehnologija galvanizacije visokoenergetskim snopom, koja je od velikog značaja za proizvodnju i popravak mikroelektroničkih uređaja i velikih integriranih krugova.Trenutno, iako su principi laserske galvanizacije, laserske ablacije, plazma laserskog taloženja i laserskog mlaza još u fazi istraživanja, njihove tehnologije su primijenjene.Kada kontinuirani laser ili pulsni laser ozrači površinu katode u kupelji za galvanizaciju, ne samo da se brzina taloženja metala može znatno poboljšati, već se također može koristiti računalo za kontrolu putanje laserske zrake kako bi se dobio nezaštićeni premaz na očekivana složena geometrija.

Primjena laserske galvanizacije u praksi uglavnom se temelji na sljedeće dvije karakteristike:

(1) Brzina u području laserskog zračenja puno je veća od brzine galvanizacije u tijelu (oko 103 puta);

(2) Kontrolna sposobnost lasera je jaka, što može učiniti da potrebni dio materijala istaloži potrebnu količinu metala.Obična galvanizacija se odvija na cijeloj podlozi elektrode, a brzina galvanizacije je mala, pa je teško oblikovati složene i fine uzorke.Laserska galvanizacija može prilagoditi lasersku zraku na mikrometarsku veličinu i provesti nezaštićeno praćenje na mikrometarskoj veličini.Za dizajn strujnog kruga, popravak strujnog kruga i lokalno taloženje na mikroelektroničke komponente konektora, ova vrsta mapiranja velike brzine postaje sve praktičnija.

U usporedbi s običnom galvanizacijom, njegove prednosti su:

(1) Velika brzina taloženja, poput laserskog pozlaćivanja do 1 μM/s, laserskog bakrenja do 10 μM/s, laserskog mlaznog pozlaćivanja do 12 μM/s, laserskog mlaznog pozlaćivanja do 50 μ m/s;

(2) Taloženje metala događa se samo u području laserskog zračenja, a premaz lokalnog taloženja može se dobiti bez mjera zaštite, čime se pojednostavljuje proizvodni proces;

(3) Adhezija premaza je znatno poboljšana;

(4) Jednostavna automatska kontrola;

(5) Štedite plemenite metale;

(6) Uštedite ulaganje u opremu i vrijeme obrade.

Kada kontinuirani laser ili impulsni laser ozrači površinu katode u kupelji za galvanizaciju, ne samo da se brzina taloženja metala može znatno poboljšati, već i računalo može kontrolirati stazu kretanja laserske zrake kako bi se dobio nezaštićeni premaz s očekivanim kompleksom geometrija.Trenutna nova tehnologija galvanizacije poboljšane laserskim mlazom kombinira tehnologiju galvanizacije poboljšane laserom s raspršivanjem otopine za galvanizaciju, tako da laser i otopina za galvanizaciju mogu istovremeno pucati na površinu katode, a brzina prijenosa mase mnogo je veća od brzine prijenosa mase mikro miješanja uzrokovanog laserskim zračenjem, čime se postiže vrlo velika brzina taloženja.

površinska obrada5

Budući razvoj i inovacije

Smjer razvoja laserske površinske obrade i opreme za aditivnu proizvodnju u budućnosti može se sažeti na sljedeći način:

·Visoka učinkovitost – visoka učinkovitost obrade, u skladu s brzim proizvodnim ritmom moderne industrije;

· Visoke performanse – oprema ima raznolike funkcije, stabilne performanse i prikladna je za različite radne uvjete;

·Visoka inteligencija – razina inteligencije se stalno poboljšava, uz manje manualne intervencije;

·Niska cijena – trošak opreme je moguće kontrolirati, a trošak potrošnog materijala je smanjen;

·Prilagodba – personalizirana prilagodba opreme, precizna usluga nakon prodaje,

·I spajanje – kombiniranje laserske tehnologije s tradicionalnom tehnologijom obrade.


Vrijeme objave: 17. rujna 2022

  • Prethodna:
  • Sljedeći: