Lasertekniken har länge varit känd för sin omfattande användning inom svetsning, skärning och märkning, och det är först under dessa två år, med laserrengöringens gradvisa popularisering, som konceptet med laserytbehandling har blivit mer och mer fokus för uppmärksamheten och dök upp i människors sinnen. Laserbearbetning på ett beröringsfritt sätt, hög flexibilitet, hög hastighet, inget buller, liten värmepåverkad zon utan skador på underlaget, inga förbrukningsvaror och miljön med låg kolhalt.
Ytbehandling med laserhar faktiskt ett väldigt stort antal applikationskategorier utöver laserrengöring, såsom laserpolering, laserbeklädnad, lasersläckning och så vidare. Dessa metoder används för att ändra de specifika fysikalisk-kemiska egenskaperna hos materialytan, till exempel för att göra ytan bearbetad till en hydrofob funktion, eller laserpulser för att producera en diameter på cirka 10 mikron, djupet på endast några mikrometer av små fördjupningar , som ett sätt att öka grovheten, förbättra ytvidhäftningen och så vidare.
Dessutomlaserrengöring, känner du till följande typer av laserytbehandling?
Lasersläckning
Laserhärdning är en av lösningarna för att bearbeta mycket belastade och komplexa komponenter, vilket möjliggör högre spänning och längre livslängd för delar med högt slitage, såsom kamaxlar och bockningsverktyg.
Det fungerar genom att värma upp huden på ett kolinnehållande arbetsstycke till en temperatur något under smälttemperaturen (900 - 1400 grad , 40 procent av den bestrålade effekten absorberas), så att kolatomerna i metallgittret omarrangeras ( austenitisering), och sedan värmer laserstrålen stadigt ytan i matningsriktningen, och materialet runt laserstrålen kyls ner så snabbt när laserstrålen rör sig att metallgittret inte kan återgå till sin ursprungliga form, vilket resulterar i martensit, vilket orsakar en Detta resulterar i martensit och en betydande ökning av hårdheten.
Härdningsdjupet för de yttre lagren av kolstål som uppnås genom laserhärdning är vanligtvis 0.1-1,5 mm och kan vara 2,5 mm eller mer i vissa material. Fördelarna jämfört med konventionella härdningsmetoder är:
1. Målinriktad värmetillförsel är begränsad till ett lokalt område, vilket resulterar i praktiskt taget ingen komponentskevning under bearbetning. Omarbetningskostnaderna reduceras eller till och med elimineras helt;
2. härdning även på komplexa geometrier och precisionskomponenter, vilket möjliggör exakt härdning av lokalt begränsade funktionsytor som inte kan härdas med konventionella härdningsmetoder;
utan förvrängning. Konventionella härdningsprocesser ger distorsion på grund av högre energitillförsel och härdning, men under laserhärdning kan värmetillförseln kontrolleras exakt på grund av laserteknik och temperaturkontroll. Komponenten förblir praktiskt taget orörd;
Komponentens hårdhetsgeometri kan ändras snabbt och "i farten". Detta innebär att det inte finns något behov av att konvertera optiken/hela systemet.
Laser hårighet
Lasergrossning är ett av processverktygen för ytmodifiering av metalliska material. I struktureringsprocessen skapar lasern regelbundet arrangerade geometrier i lager eller substrat för att målmedvetet modifiera tekniska egenskaper och utveckla nya funktioner. Processen involverar i allmänhet användning av laserstrålning (vanligtvis korta pulser av laserljus) för att generera regelbundet arrangerade geometrier på en yta på ett reproducerbart sätt. Laserstrålen smälter materialet på ett kontrollerat sätt och stelnar till den definierade strukturen genom lämplig processledning.
Till exempel tillåter hydrofoba ytstrukturer vatten att rinna bort från ytan. Genom att skapa submikronstrukturer på ytor med ultrakorta pulsade lasrar kan denna egenskap realiseras, och strukturen som ska skapas kan kontrolleras exakt genom att variera laserparametrarna. Den motsatta effekten, t.ex. hydrofila ytor, kan också realiseras.
Automotive paneler att måla, måste du göra ytan av den tunna plattan enhetlig fördelning av "mikro-pit" för att förbättra vidhäftningen av färg, med tusentals till tiotusentals gånger per sekund pulsad laserstråle med fokus på ytan av rullen infallande på rullen, i fokuseringspunkten på rullens yta för att bilda en liten löslig pool, samtidigt på sidan av den mikrolösliga poolen som blåser, så att den lösliga poolen av smält material enligt de specificerade kraven så mycket som möjligt hög till poolen! Kanten av bildandet av bågformade flikar, dessa små flikar och mikrogropar kan inte bara förbättra materialytans grovhet för att öka vidhäftningen av färg, utan också förbättra materialets ythårdhet för att förlänga livslängden.
Vissa egenskaper genereras av laserstrukturering, såsom friktionsegenskaperna eller den elektriska och termiska ledningsförmågan hos vissa metalliska material. Dessutom ökar laserstruktureringen bindningsstyrkan och livslängden för arbetsstycket.
Jämfört med traditionella metoder är laserstrukturering av ytor mer miljövänlig och kräver inga extra blästringsmedel eller kemikalier; repeterbara och exakta, lasrar möjliggör kontrollerade strukturer som är exakta till mikron och mycket lätta att replikera; lågt underhåll, lasrar är beröringsfria och därför absolut slitfria jämfört med snabba mekaniska verktyg; och det finns inget behov av efterbearbetning, utan smältor eller andra bearbetningsrester kvar på den laserbehandlade delen.
Laserbländande ytfinish
Laserhärdning används ofta vid laserbländande ytbehandling, även känd som laserfärgmarkering. Principen för processen är att laseruppvärmningsmaterialet, metallens lokala uppvärmning till något under sin smältpunkt, i lämpliga processparametrar, vid denna tidpunkt kommer portens struktur att förändras; i ytan av arbetsstycket kommer att bilda ett oxidskikt, detta skikt av film i ljusbestrålningen, det infallande ljuset interferens så att en mängd olika härdningsfärger vid denna tidpunkt, ytan av skiktet som genereras av detta skikt av färgglada märkningsskikt, Utan att behöva ändra observationsvinkeln kommer markeringsmönstret att ändras från en mängd olika färger.
Dessa färger förblir temperaturstabila upp till ca. 200 grader. Vid högre temperaturer återgår grinden till sitt ursprungliga tillstånd - markeringen försvinner. Ytkvaliteten bevaras intakt. En hög grad av säkerhet och spårbarhet uppnås i anti-förfalskningstillämpningar. Förutom den nya svarta märkningen med ultrakorta pulsade lasrar, som har blivit väl etablerad inom medicinteknikområdet de senaste åren, lämpar den sig även utmärkt för produktmärkning och därmed för unik spårbarhet enligt UDI-direktivet.
Lasersmältning
Det är en additiv tillverkningsprocess som är lämplig för metall och metallkeramiska hybridmaterial. Med detta kan 3D-geometrier skapas eller modifieras. Med denna produktionsmetod kan lasrar även användas för reparation eller beläggning. Inom flygsektorn används således additiv tillverkning för att reparera turbinblad.
Vid verktygs- och formtillverkning kan spruckna eller slitna kanter och formade funktionsytor repareras, eller till och med lokalt bepansrade. För att förhindra slitage och korrosion är lagerplatser, rullar eller hydrauliska komponenter belagda med energiteknik eller petrokemi. Additiv tillverkning används också inom biltillverkning. Många komponenter modifieras här.
I konventionell lasermetallbeklädnad värmer laserstrålen först upp arbetsstycket lokalt och bildar sedan en smältbassäng. Fint metallpulver sprutas sedan från munstycket på laserbehandlingshuvudet direkt in i den smälta poolen. Under höghastighetslasermetallsmältning är pulverpartiklarna redan uppvärmda nästan till smälttemperatur över substratytan. Som ett resultat krävs mindre tid för att smälta pulverpartiklarna.
Effekten: en betydande ökning av processhastigheten. På grund av mindre termiska effekter gör höghastighets lasermetallsmältning det också möjligt att belägga material som är mycket känsliga för värme, såsom aluminiumlegeringar och gjutjärnslegeringar. Med HS-LMD-processen kan höga ythastigheter på upp till 1500 cm²/min uppnås på rotationssymmetriska ytor, medan matningshastigheter på upp till flera hundra meter per minut kan uppnås.
Dyra delar eller formar kan repareras snabbt och enkelt med laserpulverlasermetallbeklädnad. Skador, stora som små, kan repareras snabbt och nästan utan märken. Designändringar är också möjliga. Detta sparar tid, energi och material. Speciellt för dyra metaller som nickel eller titan är det ganska värt besväret. Typiska exempel på applikationer är turbinblad, olika kolvar, ventiler, axlar eller formar.
Laser värmebehandling
Tusentals miniatyrlasrar (VCSEL) är monterade på ett enda chip. Varje sändare är utrustad med 56 sådana chips, medan en modul består av flera sändare. Det rektangulära strålningsområdet kan innehålla miljontals mikrolasrar och kan avge flera kilowatt infraröd lasereffekt.
VCSEL genererar nära-infraröda strålar med en strålningsintensitet på 100 W/cm² med hjälp av ett stort, riktat rektangulärt stråltvärsnitt. I princip är denna teknik lämplig för alla industriella processer som kräver extremt exakt yt- och temperaturkontroll.
Laservärmebehandlingsmoduler är särskilt lämpliga för uppvärmning av stora ytor där precision och flexibilitet krävs. Jämfört med konventionella uppvärmningsmetoder erbjuder denna nya uppvärmningsprocess en högre grad av flexibilitet, precision och kostnadsbesparingar.
Tekniken kan användas för att försegla celler i påsar för att förhindra att folien skrynklas, vilket förlänger livslängden på cellerna. Den kan också användas i applikationer som torkning av cellfolier, lätt impregnering av solpaneler och exakt behandling av området som ska värmas upp för specifika material som stål och kiselskivor.
Laserpolering
Mekanismen förlaserpoleringsteknikär ytsmal fusion och yta över fusion, beroende på omsmältning av ytan och åter stelning av det laseromsmälta lagret. När en metallyta bestrålas av en laser med tillräckligt hög energi genomgår ytan en viss grad av omsmältning och omfördelning, och släta ytor uppnås genom ytdragspänningar och gravitation före stelning.
Hela tjockleken på smältskiktet är mindre än tråg-till-topp-höjden, vilket gör att hela den smälta metallen kan fylla de närliggande trågen, drivkraften för denna fyllning är kapilläreffekten, medan ett tjockare smältskikt inducerar den flytande metallen att flöda utåt från mitten av smältbassängen, varvid drivkraften för omfördelningen är den termokapillära effekten eller Marconi-effekten.
Användningsexempel som kiselkarbidkeramik, materialet för lätta och stora teleskopoptiska komponenter (särskilt stora och komplexa speglar.) RB-SiC, som ett typiskt höghård, komplexfasmaterial, har ett svårt och ineffektivt teknik för precisionspolering av ytor. Genom att modifiera ytan på RB-SiC förbelagd med Si-pulver med femtosekundlaser kan en optisk yta med ytråhet Sq på 4,45 nm erhållas efter endast 4,5 timmars polering, vilket förbättrar poleringseffektiviteten mer än tre gånger jämfört med direktslipning och polering. Laserpolering används också i stor utsträckning vid polering av formar, kammar och turbinblad.
Laserblästring
Laserimpregnering, även känd som laserblästring, är en högenergitäthet, högfokuserad, kortpulsad laser (λ=1053nm) bestrålning av ytan på metalldelarna, ytmetall (eller absorptionsskikt) i hög effekttäthet av laserns roll i den momentana bildningen av plasmaexplosionen, explosionen av stötvågen i begränsningarna på gränsskiktet av metalldelarna inuti överföringen så att ytskiktet av korn producerar kompressionsplastisk deformation i ytan lager av delarna i ett tjockare intervall Få kvarvarande tryckspänning, kornförfining och andra ytförstärkande effekter. Jämfört med traditionell mekanisk kulblästring har följande fördelar
1. Stark riktning: lasern verkar på metallytan i en kontrollerad vinkel, med hög energiomvandlingseffektivitet, medan den mekaniska projektilens anslagsvinkel är slumpmässig;
2. Stor kraft: lasersprängande plasmaskur som genereras av det momentana trycket upp till flera GPa; effekttäthet: toppeffekttätheten för laserstöten når flera dussintals GW/cm2;
Bra ytintegritet: laserpåverkan på ytan är nästan ingen sputtereffekt, och efter mekanisk kulblästring skadas ytmorfologin för att producera stresskoncentrationer.
Laserpåverkan efter det maximala tryckspänningsvärdet är bättre, ytresttryckspänningen ökade med cirka 40 procent till 50 procent, arbetsstyckets utmattningslivslängd, motståndskraft mot hög temperatur och böjformning och andra relaterade indikatorer för numeriskt värde har förbättrats avsevärt . För närvarande har det applicerats inom området för ytbehandling av flygplan, ytbehandling av flygmotorer och så vidare.
