Какви са приложенията на лазерната технология при повърхностна обработка?

Лазерната обработка на повърхността е използването на лазерен лъч с висока мощност за нагряване на повърхността на материала по безконтактен начин. Технологията за модифициране на повърхността се реализира чрез кондуктивно охлаждане на самата повърхност на материала. Той е от голяма полза за подобряване на механичните и физичните свойства на повърхността на материала, както и за подобряване на устойчивостта на износване, устойчивостта на корозия и устойчивостта на умора на частите. През последните години технологиите за лазерно повърхностно третиране като лазерно почистване, лазерно закаляване, лазерно легиране, лазерно ударно укрепване, лазерно отгряване, както и лазерно облицоване, лазерно 3D печатане, лазерно покритие и други технологии за лазерно адитивно производство поставиха началото на широки перспективи за приложение .

Лазерно почистванее бързо развиваща се нова технология за почистване на повърхности, която използва високоенергиен импулсен лазерен лъч за облъчване на повърхността на детайла, така че повърхността на мръсотията, частиците или покритието да се изпари мигновено или да се отстрани от разширение, така че да се постигне чист процес. Лазерното почистване се разделя главно на отстраняване на ръжда, отстраняване на масло, отстраняване на боя, покритие и други процеси; Използва се главно при почистване на метали, почистване на културни реликви, почистване на сгради и т.н. Въз основа на своите всеобхватни функции, прецизна и гъвкава обработка, висока ефективност и икономия на енергия, екологична защита на околната среда, липса на увреждане на субстрата, интелигентност, добро качество на почистване, безопасност, широка гама от приложения и други характеристики и предимства, той става все по-популярен в различни индустриални сфери.

В сравнение с традиционните методи за почистване като механично фрикционно почистване, химическо корозионно почистване, течно твърдо силно ударно почистване, високочестотно ултразвуково почистване, лазерното почистване има очевидни предимства.

Лазерно закаляванеизползва високоенергийния лазер като източник на топлина, за да направи металната повърхност гореща и студена бързо, незабавно да завърши процеса на охлаждане, да получи висока твърдост, ултра фина мартензитна структура, да подобри твърдостта и устойчивостта на износване на металната повърхност и да образува компресия напрежение върху повърхността за подобряване на устойчивостта на умора. Основните предимства на този процес включват малка зона, засегната от топлина, малка деформация, висока степен на автоматизация, добра гъвкавост на селективното охлаждане, висока твърдост на рафинираните зърна и интелигентна защита на околната среда. Например, лазерното петно ​​може да се регулира, за да загаси позицията на всяка ширина; Второ, лазерната глава е свързана с многоосов робот, за да закали определената зона на сложни части. Например, лазерното охлаждане е изключително горещо и студено, а напрежението и деформацията при охлаждане са малки. Деформацията на детайла преди и след лазерно охлаждане може да бъде почти игнорирана, така че е особено подходящ за повърхностна обработка на части, изискващи висока точност.

Понастоящем лазерното втвърдяване е успешно приложено за повърхностно укрепване на износващи се части в автомобилната индустрия, производството на мухъл, хардуерни инструменти и машиностроенето, особено за подобряване на експлоатационния живот на зъбното колело, повърхността на вала, водещата релса, челюстите, формите и други износващи се части и ефектът е забележителен. Характеристиките на лазерното охлаждане са както следва:

1) Лазерното охлаждане е бързо нагряване, самоохлаждане и не изисква изолация на пещта и охлаждане на охлаждащата течност. Това е екологичен процес на топлинна обработка без замърсяване, който може лесно да се приложи равномерно охлаждане на големи повърхности на матрицата;

2) Тъй като скоростта на лазерно нагряване е бърза, засегнатата от топлината зона е малка, а закаляването при нагряване чрез повърхностно сканиране е моментално локално закаляване при нагряване, така че деформацията на обработената форма е много малка;

3) Поради малкия ъгъл на отклонение на лазерния лъч, той има добра насоченост и може да извърши точно локално охлаждане на повърхността на матрицата чрез светловодната система;

4) Дълбочината на втвърдения слой при лазерно закаляване на повърхността обикновено е 0.3 ~ 1,5 mm.

Лазерното отгряване се отнася до процес на топлинна обработка, който използва лазер за нагряване на повърхността на материал, излагане на материала на високи температури за дълъг период от време и след това бавно охлаждане. Основната цел на процеса е да се освободи напрежението, да се повиши пластичността и здравината на материала и да се създаде специална микроструктура. Може да регулира структурата на матрицата, да намали твърдостта, да подобри зърното и да елиминира вътрешното напрежение. През последните години технологията за лазерно отгряване също се превърна в нов процес в индустрията за обработка на полупроводници, което може значително да подобри интегрирането на интегрални схеми.

Технологията за лазерно ударно укрепване е вид висока технология, която използва плазмена ударна вълна, генерирана от силен лазерен лъч, за да подобри способността за защита от умора, износване и корозия на металните материали. Той има предимствата на липса на зона, засегната от топлина, високо използване на енергия, висока скорост на деформация, силна контролируемост и забележителен укрепващ ефект. В същото време лазерното ударно укрепване има характеристиките на по-дълбоко остатъчно напрежение на натиск, по-добра микроструктура и повърхностна цялост, по-добра термична стабилност и по-дълъг живот. През последните години технологията се развива бързо и е много полезна в областта на космическата и националната отбрана. В допълнение, ролята на използването на покритие е главно за защита на детайла от лазерно изгаряне и подобряване на абсорбцията на лазерна енергия, а често използваните материали за покритие са черна боя и алуминиево фолио.

Лазерното ударно усилване (LP), известно още като лазерно ударно укрепване (LSP), е процес, прилаган в областта на повърхностното инженерство, тоест използването на импулсни високомощни лазерни лъчи за създаване на остатъчно напрежение в материал за подобряване на устойчивост на повреди на повърхността на материала (като устойчивост на износване и устойчивост на умора) или за подобряване на здравината на тънкия участък на материала за укрепване на повърхностната твърдост на материала.

За разлика от повечето приложения за обработка на материали, LSP не използва лазерна мощност за топлинна обработка, за да постигне желаните резултати, а вместо това използва въздействие на лъч за обработка. Високомощен лазерен лъч с високомощен къс импулс на ударна повърхност на детайла.

Лъчът светлина удря металния детайл, незабавно изпарявайки детайла в тънък слой от плазмено състояние и прилагайки ударна вълна натиск върху детайла. Понякога тънък слой непрозрачна облицовка е прикрепен към детайла, за да замени изпарението на метала. За да се създаде налягане, плазмата (обикновено вода) се улавя с помощта на други прозрачни облицовъчни материали или инерционни интерферентни слоеве.

Плазмата създава ефект на ударна вълна, променяйки микроструктурата на повърхността на детайла в точката на удара, което от своя страна създава верижна реакция на разширение и компресия на метала. Дълбокото напрежение на натиск, генерирано от тази реакция, може да удължи живота на компонента.

Лазерното легиране е нова технология за модифициране на повърхността, която може да подготви аморфно единично нанокристално подсилено металокерамично композитно покритие върху повърхността на структурни части в съответствие с различните условия на експлоатация на авиационни материали чрез използване на лазерен лъч с висока енергийна плътност с висока скорост на нагряване и кондензация. В сравнение с технологията за лазерно легиране, технологията за лазерно облицоване има характеристиките на по-малка степен на разреждане на субстрата към разтопения басейн, по-малка зона, засегната от топлина, по-малка термична деформация на детайла и по-малък процент скрап на детайла след лазерно облицоване. Лазерното облицоване може значително да подобри повърхностните свойства на материалите, може да бъде ремонтирано за материали с отказ от износване, с висока ефективност, бърза скорост, екологична защита на околната среда и без замърсяване и добра производителност на детайла след обработка.

Лазерно облицованетехнологията също е една от новите технологии за модификация на повърхността, представяща посоката на развитие и нивото на повърхностното инженерство. Технологията за лазерно облицоване се превърна в гореща точка в изследването на повърхностната модификация на титаниеви сплави поради нейните предимства от липса на замърсяване и металургично свързване между покритието и субстрата. Лазерно облицовъчно керамично покритие или подсилено с керамични частици композитно покритие е ефективен начин за подобряване на устойчивостта на повърхностно износване на титанови сплави. Според действителните условия на работа се избира подходящата материална система и най-добрите изисквания за процеса могат да бъдат постигнати чрез технология за лазерно облицоване. Технологията за лазерно облицоване може да ремонтира различни повредени части, като лопатки на авиационни двигатели.

Разликата между лазерно повърхностно легиране и лазерно повърхностно облицоване е, че легиращият слой се образува чрез смесване на добавените легиращи елементи и повърхността на субстрата в течно състояние. Лазерната повърхностна облицовка трябва да разтопи цялото предварително покритие и да разтопи повърхността на субстрата, така че облицовъчният слой и субстратният материал да образуват металургична комбинация и да запазят състава на облицовъчния слой основно непроменен. Технологията за лазерно легиране и лазерно облицоване се използва главно за подобряване на устойчивостта на повърхностно износване, устойчивостта на корозия и степента на устойчивост на титанови сплави.

Понастоящем технологията за лазерно облицоване е широко използвана при ремонта и модификацията на метални повърхности, но въпреки че традиционното лазерно облицоване има предимствата и характеристиките на гъвкава обработка, оформен ремонт, персонализирани добавки и т.н., работната ефективност е ниска и нуждите от мащабно и бързо производство и обработка, необходими в някои производствени области, не могат да бъдат посрещнати. За да се отговори на търсенето на голям обем и високоскоростно производство и да се подобри ефективността на облицовката, се появи високоскоростна лазерна технология за облицовка.

Обработката на лазерно гравиране е използването на технология за цифрово управление като основа, високоенергийният лазерен лъч, проектиран върху повърхността на материала, използването на лазерен термичен ефект, повърхността на материала за създаване на ясен модел на процеса на лазерна обработка. Физическата деформация на обработвания материал при незабавно топене и газификация под облъчването на лазерно гравиране може да накара лазерното гравиране да реализира целта на обработката. Лазерното гравиране е използването на лазер за писане на думи върху обекта, тази технология издълбава думата без следи, повърхността на обекта е гладка и равна, надписът няма да се износи. Характеристиките и предимствата му включват: безопасност и надеждност; Прецизни и фини, точността може да достигне 0.02 mm; Спестява опазване на околната среда, обработка пести материали; Високоскоростно, високоскоростно гравиране според изходния модел; Ниска цена, неограничена от броя на обработката.

Процесът използва технология за лазерно облицоване, използване на дюза за лазерно облъчване, пренасяща поток от прах, директно разтопяване на прах от елемент или сплав, след като лазерният лъч напусне, течността от сплавта бързо се втвърдява, за да се постигне бързо формоване на сплавта. В момента той е широко използван в промишленото моделиране, производството на машини, космическото пространство, военните, архитектурата, филмите и телевизията, домакинските уреди, леката промишленост, медицината, археологията, културата и изкуството, скулптурата, бижутата и други области.

Понастоящем технологията, процесът и оборудването за лазерно повърхностно третиране и адитивно производство се използват широко в металургията, минните машини, мухъл, петролна енергия, хардуерни инструменти, железопътен транспорт, космическа промишленост, машини и други индустрии.

Лазерното галванично покритие е нова технология за галванично покритие с високоенергиен лъч, която е от голямо значение за производството и ремонта на микроелектронни устройства и широкомащабни интегрални схеми. В момента, въпреки че принципите на лазерно покритие, лазерна аблация, плазмено лазерно отлагане и лазерно инжектиране все още са в процес на изследване, технологията вече се използва. Когато непрекъснат лазер или импулсен лазер се облъчва върху повърхността на катода на басейна за галванопластика, не само скоростта на отлагане на метала може да бъде значително подобрена, но също така може да се получи неекранирано покритие с очакваната сложна геометрия чрез контролиране на траекторията на лазерния лъч от компютър.

В сравнение с обикновеното галванично покритие, неговите предимства са:

(1) Скоростта на отлагане е бърза, като лазерно златно покритие до 1 μm/s, лазерно медно покритие до 10 μm/s, лазерно струйно златно покритие до 12 μm/s, лазерно струйно медно покритие до 50 μm/s;

(2) Отлагането на метал се извършва само в зоната на лазерно облъчване и покритието за локално отлагане може да се получи без използване на мерки за екраниране, като по този начин се опростява производственият процес;

(3) силата на свързване на покритието е значително подобрена;

(4) Лесен за постигане автоматичен контрол;

(5) Спестете благородни метали;

(6) Спестете инвестиции в оборудване и време за обработка.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. е високотехнологично предприятие, специализирано в научноизследователска и развойна дейност, производство и продажба на автоматична машина за лазерно облицоване, високоскоростна лазерна машина за облицовка, машина за лазерно охлаждане, машина за лазерно заваряване и оборудване за лазерно 3D принтиране. Нашите продукти са рентабилни и се продават в страната и чужбина. Ако се интересувате от нашите продукти, моля свържете се с нас на bob@gshenglaser.com.