Untuk masa yang lama, teknologi laser telah terkenal dengan penggunaannya yang meluas dalam kimpalan, pemotongan dan penandaan, dan hanya dalam dua tahun ini, dengan mempopularkan pembersihan laser secara beransur-ansur, konsep rawatan permukaan laser telah menjadi semakin banyak. tumpuan perhatian dan muncul dalam fikiran orang ramai. Pemprosesan laser dengan cara tanpa sentuhan, fleksibiliti tinggi, kelajuan tinggi, tiada bunyi bising, zon kecil yang terjejas haba tanpa kerosakan pada substrat, tiada bahan habis pakai dan karbon rendah alam sekitar.
Rawatan permukaan laser sebenarnya mempunyai bilangan kategori aplikasi yang sangat besar sebagai tambahan kepada pembersihan laser, seperti penggilap laser, pelapisan laser, pelindapkejutan laser dan sebagainya. Kaedah ini digunakan untuk menukar sifat fizikokimia khusus permukaan bahan, contohnya, untuk menjadikan permukaan diproses menjadi fungsi hidrofobik, atau denyutan laser untuk menghasilkan diameter kira-kira 10 mikron, kedalaman hanya beberapa mikron lekukan kecil. , sebagai cara untuk meningkatkan kekasaran, meningkatkan lekatan permukaan, dan sebagainya.
Selain pembersihan laser, adakah anda tahu jenis rawatan permukaan laser berikut?
Pengerasan Laser
Pengerasan laser adalah salah satu penyelesaian untuk pemesinan bahagian yang sangat tertekan dan kompleks, membolehkan bahagian haus yang lebih tinggi seperti aci sesondol dan alat lentur dikenakan tekanan yang lebih tinggi untuk jangka hayat yang lebih lama.
Ia berfungsi dengan memanaskan kulit bahan kerja yang mengandungi karbon pada suhu di bawah sedikit suhu lebur (900 - 1400 darjah , 40 peratus kuasa penyinaran diserap), supaya atom karbon dalam kekisi logam disusun semula ( austenitization), dan kemudian pancaran laser memanaskan permukaan secara berterusan dalam arah suapan, dan bahan di sekeliling pancaran laser menyejuk dengan cepat apabila pancaran laser bergerak sehingga kekisi logam tidak dapat kembali ke bentuk asalnya, mengakibatkan martensit, yang menimbulkan a Ini mengakibatkan martensit dan peningkatan kekerasan yang ketara.
Kedalaman pengerasan lapisan luar keluli karbon yang dicapai melalui pengerasan laser lazimnya ialah 0.1-1.5mm, dan boleh menjadi 2.5mm atau lebih besar dalam sesetengah bahan. Kelebihan berbanding kaedah pengerasan konvensional ialah:
- Input haba yang disasarkan adalah terhad kepada kawasan setempat, menyebabkan hampir tiada lenturan komponen semasa pemesinan. Kos kerja semula dikurangkan atau dihapuskan sama sekali;
- Pengerasan walaupun pada geometri kompleks dan komponen ketepatan, membenarkan pengerasan tepat permukaan berfungsi terhad setempat yang tidak boleh dikeraskan dengan kaedah pengerasan konvensional;
- tanpa penyelewengan. Proses pengerasan konvensional menghasilkan herotan disebabkan oleh input tenaga yang lebih tinggi dan pelindapkejutan, tetapi semasa pengerasan laser input haba boleh dikawal dengan tepat kerana teknologi laser dan kawalan suhu. Komponen kekal hampir murni;
- Geometri kekerasan komponen boleh ditukar dengan cepat dan "on the fly". Ini bermakna tidak perlu menukar optik/keseluruhan sistem.
Gunting Rambut Laser
Penghasilan laser adalah salah satu proses untuk pengubahsuaian permukaan bahan logam. Dalam proses penstrukturan, laser mencipta geometri yang teratur dalam lapisan atau substrat untuk menyasarkan perubahan dalam sifat teknikal dan membangunkan fungsi baharu. Proses ini secara amnya melibatkan penggunaan sinaran laser (biasanya denyutan pendek cahaya laser) untuk menghasilkan geometri tersusun secara tetap pada permukaan dengan cara yang boleh dihasilkan semula. Pancaran laser mencairkan bahan dengan cara terkawal dan dipadukan ke dalam struktur yang ditentukan oleh pengurusan proses yang sesuai.
Gambar
Struktur permukaan hidrofobik, contohnya, membenarkan air mengalir keluar dari permukaan. Mencipta struktur sub-mikron pada permukaan dengan laser berdenyut ultrashort membolehkan sifat ini direalisasikan dan struktur yang akan dicipta boleh dikawal dengan tepat dengan mengubah parameter laser. Kesan sebaliknya, contohnya permukaan hidrofilik, juga boleh direalisasikan.
Untuk mengecat panel automotif, adalah perlu untuk mengagihkan sama rata "micro-pits" pada permukaan helaian untuk meningkatkan lekatan cat. Pancaran laser berdenyut dengan beribu hingga berpuluh ribu denyutan sesaat difokuskan dan kemudian berlaku pada permukaan gulungan untuk membentuk kolam terlarut kecil pada permukaan gulungan pada titik fokus, dan pada masa yang sama, sisi- meniup pada kolam larut yang kecil, supaya bahan lebur dalam kolam larut terkumpul sebanyak mungkin ke kolam larut mengikut keperluan yang ditetapkan. Tepi pembentukan tab berbentuk arka, tab kecil dan lubang mikro ini bukan sahaja dapat meningkatkan kekasaran permukaan bahan untuk meningkatkan lekatan cat, tetapi juga meningkatkan kekerasan permukaan bahan untuk memanjangkan hayat perkhidmatan.
Sifat tertentu dihasilkan oleh penstrukturan laser, seperti sifat geseran atau kekonduksian elektrik dan terma beberapa bahan logam. Di samping itu, penstrukturan laser meningkatkan kekuatan ikatan dan hayat perkhidmatan bahan kerja.
Berbanding dengan kaedah tradisional, penstrukturan laser permukaan lebih mesra alam, tidak memerlukan agen peletupan atau bahan kimia tambahan; boleh berulang dan tepat, laser mencapai struktur terkawal yang tepat hingga ke mikron dan sangat mudah untuk direplikasi; penyelenggaraan yang rendah, laser tidak bersentuhan dan oleh itu benar-benar bebas haus berbanding alat mekanikal yang memakai pantas; dan tidak ada keperluan untuk pasca pemprosesan, tanpa leburan atau sisa pemesinan lain yang tertinggal pada bahagian yang diproses dengan laser.
Rawatan Permukaan Suar Laser
Pembajaan laser biasanya digunakan dalam permukaan warna laser, juga dikenali sebagai penandaan warna laser. Prinsip proses ialah apabila laser memanaskan bahan, logam akan dipanaskan secara tempatan hingga sedikit di bawah takat leburnya, dalam parameter proses yang sesuai, pada masa ini, struktur pintu akan berubah; di permukaan bahan kerja akan membentuk lapisan oksida, lapisan filem ini dalam penyinaran cahaya, gangguan cahaya kejadian supaya pelbagai warna pembajaan pada masa ini, permukaan penjanaan lapisan lapisan menandakan berwarna-warni, bersama-sama tanpa perlu mengubah sudut pemerhatian, corak penandaan akan ditukar daripada pelbagai warna yang berbeza.
Droplet Laser menerbitkan laporan mengenai rawatan permukaan berwarna-warni laser ultra-pantas
Warna-warna ini kekal suhu stabil sehingga kira-kira 200 darjah. Pada suhu yang lebih tinggi, pintu adalah suhu stabil. Pada suhu yang lebih tinggi, pintu masuk kembali ke keadaan asalnya - tandanya hilang. Kualiti permukaan akan kekal utuh. Tahap keselamatan dan kebolehkesanan yang tinggi dalam aplikasi anti-pemalsuan. Selain tanda hitam baharu dengan laser berdenyut ultrashort, ia juga sesuai untuk penandaan produk dan dengan itu untuk kebolehkesanan unik mengikut arahan UDI.
Pelapisan laser
adalah proses pembuatan aditif untuk logam dan bahan hibrid cermet. Dengan ini, geometri 3D boleh dibuat atau diubah suai. Menggunakan kaedah pengeluaran ini, laser juga boleh digunakan untuk pembaikan atau salutan. Dalam sektor aeroangkasa, pembuatan aditif oleh itu digunakan untuk membaiki bilah turbin.
Dalam pembuatan alat dan acuan, tepi retak atau haus dan permukaan berfungsi berbentuk boleh dibaiki, atau malah berperisai tempatan. Untuk mengelakkan haus dan kakisan, lokasi galas, penggelek atau komponen hidraulik disalut dalam teknologi tenaga atau petrokimia. Dan pembuatan aditif juga digunakan dalam pembuatan automotif. Banyak komponen diperbaiki di sini.
Dalam pencairan logam laser konvensional, pancaran laser mula-mula memanaskan bahan kerja secara tempatan dan kemudian membentuk kolam lebur. Serbuk logam halus kemudian disembur terus ke dalam kolam cair dari muncung kepala pemprosesan laser. Semasa lebur logam laser berkelajuan tinggi, zarah serbuk telah dipanaskan hampir kepada suhu lebur di atas permukaan substrat. Akibatnya, sedikit masa diperlukan untuk mencairkan zarah serbuk.
Kesannya: peningkatan ketara dalam kelajuan proses. Disebabkan oleh kesan haba yang lebih rendah, pencairan logam laser berkelajuan tinggi juga memungkinkan untuk menyalut bahan yang sangat sensitif kepada haba, seperti aloi aluminium dan aloi besi tuang. Dengan proses HS-LMD, kadar permukaan yang tinggi sehingga 1500 cm²/min boleh dicapai pada permukaan simetri putaran, manakala kadar suapan sehingga beberapa ratus meter seminit boleh direalisasikan.
Bahagian atau acuan yang mahal boleh dibaiki dengan cepat dan mudah dengan pelapisan logam laser serbuk laser. Kerosakan, besar atau kecil, boleh dibaiki dengan cepat dan hampir tanpa tanda. Perubahan reka bentuk juga mungkin. Ini menjimatkan masa, tenaga dan bahan. Terutama untuk logam mahal seperti nikel atau titanium, ia agak berbaloi. Contoh biasa aplikasi ialah bilah turbin, pelbagai omboh, injap, aci atau acuan.
Rawatan Haba Laser
Beribu-ribu laser miniatur (VCSEL) dipasang pada satu cip. Setiap pemancar dilengkapi dengan 56 cip tersebut, manakala modul terdiri daripada beberapa pemancar. Kawasan sinaran segi empat tepat boleh mengandungi berjuta-juta laser mikro dan boleh mengeluarkan beberapa kilowatt kuasa laser inframerah.
VCSEL menjana rasuk inframerah dekat dengan intensiti sinaran 100 W/cm² melalui keratan rentas rasuk segi empat tepat berarah yang besar. Pada dasarnya, teknologi ini sesuai untuk semua proses perindustrian yang memerlukan kawalan permukaan dan suhu yang sangat tepat.
Modul rawatan haba laser amat sesuai untuk aplikasi pemanasan kawasan besar di mana ketepatan dan fleksibiliti diperlukan. Berbanding dengan kaedah pemanasan konvensional, proses pemanasan baharu ini menawarkan tahap fleksibiliti, ketepatan dan penjimatan kos yang lebih tinggi.
Teknologi ini boleh digunakan untuk mengelak kantung sel bateri, menghalang kerajang aluminium daripada berkedut dan dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatan bateri. Ia juga boleh digunakan dalam aplikasi seperti pengeringan kerajang sel, panel suria impregnasi foto, dan dengan tepat merawat kawasan yang akan dipanaskan dengan bahan khusus seperti wafer keluli dan silikon.
Penggilap Laser
Mekanisme teknologi penggilap laser ialah penyempitan permukaan dan pencairan permukaan, yang bergantung pada pencairan semula permukaan dan pemejalan semula lapisan cair semula laser. Apabila permukaan logam disinari oleh laser dengan tenaga yang cukup tinggi, permukaan mengalami tahap tertentu pencairan semula, pengagihan semula dan permukaan licin dicapai oleh tegasan tegangan permukaan dan graviti sebelum pemejalan.
Keseluruhan ketebalan lapisan lebur adalah kurang daripada ketinggian palung ke puncak, sekali gus membolehkan seluruh logam cair mengisi palung berdekatan, pengisian yang didorong oleh kesan kapilari, manakala lapisan lebur yang lebih tebal mendorong logam cecair mengalir keluar. dari tengah kolam cair, didorong oleh kesan termo-kapilari atau kesan Marconi, yang membolehkan pengagihan semulanya.
Contoh aplikasi seperti seramik silikon karbida, bahan untuk optik teleskop besar yang ringan (terutamanya cermin berbentuk besar dan kompleks.) RB-SiC, sebagai bahan kekerasan tinggi, fasa kompleks biasa, secara teknikalnya sukar untuk digilap dengan ketepatan permukaan dengan kecekapan rendah. Dengan mengubah suai permukaan RB-SiC prasalut serbuk Si oleh laser femtosaat, permukaan optik dengan kekasaran permukaan Sq 4.45 nm boleh diperolehi selepas hanya 4.5 jam penggilap, yang meningkatkan kecekapan penggilapan lebih daripada tiga kali ganda berbanding dengan pengisaran dan penggilap langsung. Penggilap laser juga digunakan secara meluas dalam penggilap acuan, sesondol dan bilah turbin.
Peening Pukulan Laser
Laser impact peening, juga dikenali sebagai laser shot peening, ialah ketumpatan tenaga tinggi, fokus tinggi, penyinaran laser nadi pendek (λ=1053nm) pada permukaan bahagian logam, permukaan logam (atau lapisan penyerapan) dalam ketumpatan kuasa tinggi laser di bawah tindakan pembentukan serta-merta letupan plasma, letupan gelombang kejutan dalam kekangan pada lapisan sempadan lapisan sempadan pemindahan dalaman bahagian logam, supaya lapisan permukaan bijirin untuk menghasilkan ubah bentuk plastik mampatan di bahagian lapisan permukaan julat yang lebih tebal Mendapatkan tegasan mampatan baki, penghalusan butiran dan kesan pengukuhan permukaan yang lain. Berbanding dengan letupan pukulan mekanikal tradisional mempunyai kelebihan berikut:
- Arah arah yang kuat: laser bertindak pada permukaan logam pada sudut terkawal, kecekapan penukaran tenaga yang tinggi, manakala sudut hentaman peluru mekanikal adalah rawak;
- Daya besar: letupan plasma letupan laser yang dihasilkan oleh tekanan serta-merta sehingga beberapa GPa; ketumpatan kuasa: ketumpatan kuasa puncak kesan laser daripada beberapa hingga berpuluh-puluh GW/cm2;
- Integriti permukaan yang baik: kesan laser pada permukaan hampir tiada kesan sputtering, manakala pukulan mekanikal peening, morfologi permukaan rosak untuk menghasilkan kepekatan tekanan.
Kesan laser selepas nilai tegasan mampatan maksimum adalah lebih baik, tegasan mampatan sisa permukaan meningkat sebanyak kira-kira 40 peratus hingga 50 peratus, hayat keletihan bahan kerja, ketahanan terhadap suhu tinggi dan acuan lenturan dan penunjuk nilai berangka lain yang berkaitan telah dipertingkatkan dengan ketara. . Pada masa ini ia telah digunakan dalam bidang rawatan permukaan pesawat, rawatan permukaan enjin aero dan sebagainya. Diterjemah dengan www.DeepL.com/Translator (versi percuma)
