Lasertekniikka on ollut pitkään tunnettu laajasta käytöstä hitsauksessa, leikkauksessa ja merkinnässä, ja vasta näiden kahden vuoden aikana laserpuhdistuksen asteittaisen yleistymisen myötä laserpintakäsittelyn käsite on yleistynyt. huomion keskipisteenä ja ilmestyi ihmisten mieliin. Laserkäsittely kosketuksettomalla tavalla, suuri joustavuus, suuri nopeus, ei melua, pieni lämpövaikuttama vyöhyke ilman substraatin vaurioita, ei kulutustarvikkeita ja ympäristön vähähiilinen.
Laserpintakäsittelysillä on itse asiassa erittäin suuri määrä sovellusluokkia laserpuhdistuksen lisäksi, kuten laserkiillotus, laserpinnoitus, lasersammutus ja niin edelleen. Näillä menetelmillä muutetaan materiaalin pinnan spesifisiä fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia, esimerkiksi pinnasta tehdään hydrofobinen toiminto, tai laserpulsseilla saadaan aikaan noin 10 mikronin halkaisija, vain muutaman mikronin syvyys pieniä painaumia. , keinona lisätä karheutta, parantaa pinnan tarttuvuutta ja niin edelleen.
Lisäksilaserpuhdistus, tiedätkö seuraavat laserpintakäsittelyt?
Laser sammutus
Laserkarkaisu on yksi ratkaisu erittäin rasittujen ja monimutkaisten komponenttien työstöön, mikä mahdollistaa korkeamman jännityksen ja pidemmän käyttöiän kuluneille osille, kuten nokka-akseleille ja taivutustyökaluille.
Se toimii kuumentamalla hiiltä sisältävän työkappaleen kuorta hieman sulamislämpötilaa alhaisempaan lämpötilaan (900 - 1400 astetta , 40 prosenttia säteilytetystä tehosta absorboituu), jolloin metallihilan hiiliatomit järjestyvät uudelleen ( austenitointi), ja sitten lasersäde lämmittää tasaisesti pintaa syöttösuunnassa ja lasersäteen ympärillä oleva materiaali jäähtyy lasersäteen liikkuessa niin nopeasti, että metallihila ei pysty palaamaan alkuperäiseen muotoonsa, mikä johtaa martensiitti, joka aiheuttaa a. Tämä johtaa martensiittiin ja kovuuden merkittävään lisääntymiseen.
Hiiliteräksen ulompien kerrosten laserkarkaisulla saavutettu karkaisun syvyys on tyypillisesti 0.1-1,5 mm, ja se voi joissain materiaaleissa olla 2,5 mm tai suurempi. Edut perinteisiin karkaisumenetelmiin verrattuna ovat:
1. Kohdennettu lämmöntuotto on rajoitettu paikalliselle alueelle, mikä johtaa käytännössä ei komponenttien vääntymiseen koneistuksen aikana. Uudelleentyöstökustannukset pienenevät tai jopa poistuvat kokonaan;
2. Karkaisu jopa monimutkaisilla geometrioilla ja tarkkuuskomponenteilla, mikä mahdollistaa paikallisesti rajoitettujen toiminnallisten pintojen tarkan karkaisun, joita ei voida karkaista tavanomaisilla karkaisumenetelmillä;
ilman vääristymiä. Perinteiset karkaisuprosessit aiheuttavat vääristymiä suuremmasta energiansyötöstä ja karkaisusta, mutta laserkarkaisun aikana lämmöntuottoa voidaan ohjata tarkasti lasertekniikan ja lämpötilasäädön ansiosta. Komponentti pysyy käytännössä koskemattomana;
Komponentin kovuusgeometriaa voidaan muuttaa nopeasti ja "lennossa". Tämä tarkoittaa, että optiikkaa/koko järjestelmää ei tarvitse muuttaa.
Laser karvaisuus
Laserjäykistys on yksi prosessityökaluista metallimateriaalien pinnan muokkaamiseen. Strukturointiprosessissa laser luo säännöllisesti järjestettyjä geometrioita kerroksiin tai substraatteihin teknisten ominaisuuksien tarkoituksenmukaiseksi muokkaamiseksi ja uusien toimintojen kehittämiseksi. Prosessissa käytetään yleensä lasersäteilyä (yleensä lyhyitä laservalopulsseja) säännöllisen geometrian muodostamiseksi pinnalle toistettavalla tavalla. Lasersäde sulattaa materiaalin hallitusti ja jähmettyy määrättyyn rakenteeseen sopivalla prosessinhallinnalla.
Esimerkiksi hydrofobiset pintarakenteet mahdollistavat veden virtaamisen pois pinnalta. Submikronisten rakenteiden luominen pinnoille ultralyhyillä pulssilasereilla mahdollistaa tämän ominaisuuden toteuttamisen ja luotavaa rakennetta voidaan tarkasti ohjata laserparametreja muuttamalla. Myös päinvastainen vaikutus, esim. hydrofiiliset pinnat, voidaan toteuttaa.
Autojen paneelit maalata, sinun on tehtävä pinta ohuen levyn tasainen jakautuminen "mikro-kuoppa" parantaa tarttuvuutta maalin, jossa tuhansia kymmeniä tuhansia kertoja sekunnissa pulssi lasersäde keskittyy pintaan rullan tapaus. telalla, fokuspisteessä telan pinnalla pienen liukoisen altaan muodostamiseksi, samalla mikroliukoisen altaan puolelle puhaltaa siten, että sulan materiaalin liukoinen pooli täyttää määrätyt vaatimukset niin paljon kuin mahdollinen kasa altaaseen! Kaarenmuotoisten kielekkeiden muodostumisen reuna, nämä pienet kielekkeet ja mikrokuopat eivät vain voi parantaa materiaalin pinnan karheutta maalin tarttuvuuden lisäämiseksi, vaan myös parantaa materiaalin pinnan kovuutta käyttöiän pidentämiseksi.
Laserstrukturoimalla syntyy tiettyjä ominaisuuksia, kuten kitkaominaisuudet tai joidenkin metallimateriaalien sähkö- ja lämmönjohtavuus. Lisäksi laserstrukturointi lisää työkappaleen liimauslujuutta ja käyttöikää.
Perinteisiin menetelmiin verrattuna pintojen laserstrukturointi on ympäristöystävällisempää, eikä se vaadi ylimääräisiä hankaavia puhallusaineita tai kemikaaleja; toistettavat ja tarkat laserit mahdollistavat kontrolloidut rakenteet, jotka ovat mikronin tarkkoja ja erittäin helppoja kopioida; vähän huoltoa vaativat laserit ovat kontaktittomia ja siksi täysin kulumattomia nopeasti kuluviin mekaanisiin työkaluihin verrattuna; eikä jälkikäsittelyä tarvita, koska laserkäsiteltyyn osaan ei jää sulatteita tai muita koneistusjäämiä.
Laser Dazzle -pinnan viimeistely
Laserkarkaisua käytetään yleisesti laserhäikäistävässä pintakäsittelyssä, joka tunnetaan myös nimellä laservärimerkintä. Prosessin periaate on, että laserlämmitysmateriaali, metallin paikallislämmitys hieman sulamispisteensä alapuolelle, sopivissa prosessiparametreissa portin rakenne muuttuu tällä hetkellä; työkappaleen pintaan muodostuu oksidikerros, tämä kalvokerros valosäteilyssä, tuleva valo häiritsee niin, että tällä hetkellä erilaisia karkaisuvärejä, kerroksen pinta, jonka tämä kerros värikäs merkintäkerros tuottaa, sen lisäksi, että katselukulmaa ei tarvitse muuttaa, merkintäkuvio muuttuu eri väreistä.
Nämä värit pysyvät lämpötilan vakaina jopa n. 200 astetta. Korkeammissa lämpötiloissa portti palaa alkuperäiseen tilaan - merkintä katoaa. Pintalaatu säilyy ennallaan. Väärennöstentorjuntasovelluksissa saavutetaan korkea turvallisuus- ja jäljitettävyysaste. Viime vuosina lääketieteen alalla vakiintuneen uuden, ultralyhyillä pulssilasereilla varustetun mustan merkinnän lisäksi se soveltuu erinomaisesti myös tuotemerkintään ja siten ainutlaatuiseen UDI-direktiivin mukaiseen jäljitettävyyteen.
Laser sulatus
Se on lisäainevalmistusprosessi, joka sopii metallin ja metalli-keraamisten hybridimateriaaleille. Tämän avulla voidaan luoda tai muokata 3D-geometrioita. Tällä tuotantomenetelmällä lasereita voidaan käyttää myös korjaukseen tai pinnoittamiseen. Siten ilmailu- ja avaruusalalla turbiinien siipien korjaamiseen käytetään lisäainevalmistusta.
Työkalujen ja muottien valmistuksessa halkeilevat tai kuluneet reunat ja muotoillut toiminnalliset pinnat voidaan korjata tai jopa panssaroida paikallisesti. Kulumisen ja korroosion estämiseksi laakereiden paikat, rullat tai hydrauliset komponentit pinnoitetaan energiatekniikassa tai petrokemiassa. Additiivista valmistusta käytetään myös autoteollisuudessa. Lukuisia komponentteja muutetaan täällä.
Perinteisessä lasermetalliverhouksessa lasersäde lämmittää ensin paikallisesti työkappaleen ja muodostaa sitten sulan altaan. Hienojakoisia metallijauheita suihkutetaan sitten laserkäsittelypään suuttimesta suoraan sulaan altaaseen. Nopeassa lasermetallisulatuksessa jauhehiukkaset kuumenevat jo lähes sulamislämpötilaan alustan pinnan yläpuolella. Tämän seurauksena jauhehiukkasten sulattamiseen tarvitaan vähemmän aikaa.
Vaikutus: prosessin nopeuden merkittävä kasvu. Pienempien lämpövaikutusten ansiosta nopea lasermetallisulatus mahdollistaa myös erittäin lämpöherkkien materiaalien, kuten alumiiniseosten ja valuraudaseosten, päällystämisen. HS-LMD-prosessilla voidaan saavuttaa korkeita pintanopeuksia jopa 1500 cm²/min kiertosymmetrisillä pinnoilla, kun taas syöttönopeudet ovat jopa useita satoja metrejä minuutissa.
Kalliit osat tai muotit voidaan korjata nopeasti ja helposti laserjauhelasermetallipäällysteellä. Suuret tai pienet vauriot voidaan korjata nopeasti ja lähes ilman jälkiä. Myös suunnittelumuutokset ovat mahdollisia. Tämä säästää aikaa, energiaa ja materiaalia. Varsinkin kalliille metalleille, kuten nikkelille tai titaanille, se on varsin kannattavaa. Tyypillisiä esimerkkejä sovelluksista ovat turbiinien siivet, erilaiset männät, venttiilit, akselit tai muotit.
Laser lämpökäsittely
Tuhansia pienoislasereita (VCSEL) on asennettu yhdelle sirulle. Jokainen emitteri on varustettu 56 tällaisella sirulla, kun taas moduuli koostuu useista emittereistä. Suorakaiteen muotoinen säteilyalue voi sisältää miljoonia mikrolasereita ja tuottaa useita kilowatteja infrapunalasertehoa.
VCSEL:t tuottavat lähi-infrapunasäteitä, joiden säteilyintensiteetti on 100 W/cm² suuren, suunnatun suorakaiteen muotoisen säteen poikkileikkauksen avulla. Periaatteessa tämä tekniikka soveltuu kaikkiin teollisuusprosesseihin, jotka vaativat erittäin tarkkaa pinta- ja lämpötilasäätöä.
Laserlämpökäsittelymoduulit soveltuvat erityisen hyvin suurten alueiden lämmityssovelluksiin, joissa vaaditaan tarkkuutta ja joustavuutta. Perinteisiin lämmitysmenetelmiin verrattuna tämä uusi lämmitysprosessi tarjoaa enemmän joustavuutta, tarkkuutta ja kustannussäästöjä.
Tekniikkaa voidaan käyttää pussittujen solujen sulkemiseen estämään kalvon rypistymistä, mikä pidentää solujen käyttöikää. Sitä voidaan käyttää myös sovelluksissa, kuten solukalvojen kuivaamisessa, aurinkopaneelien valokyllästyksessä ja lämmitettävän alueen tarkassa käsittelyssä tiettyjä materiaaleja, kuten teräs- ja piikiekkoja varten.
Laserkiillotus
Mekanismilaserkiillotustekniikkaon pintakapea fuusio ja pintasulatus, joka perustuu pinnan uudelleensulatukseen ja laserilla uudelleensulatetun kerroksen uudelleenkiinteytymiseen. Kun metallipintaa säteilytetään laserilla riittävän suurella energialla, pinta sulaa ja jakautuu uudelleen tietyssä määrin, ja pinnan vetojännitysten ja painovoiman avulla saadaan sileät pinnat ennen jähmettymistä.
Sulamiskerroksen koko paksuus on pienempi kuin kaukalon korkeus huippuun, jolloin koko sula metalli voi täyttää lähellä olevat kourut, jolloin täytön liikkeellepaneva voima on kapillaarivaikutus, kun taas paksumpi sulamiskerros indusoi nestemäistä metallia virtaamaan ulospäin sulatusaltaan keskustasta, jolloin uudelleenjakautumisen liikkeellepaneva voima on lämpökapillaarivaikutus tai Marconi-ilmiö.
Käyttöesimerkkejä, kuten piikarbidikeramiikka, kevyiden ja suurten kaukoputkien optisten komponenttien materiaali (etenkin suurikokoiset ja monimutkaiset peilit.) RB-SiC:llä on tyypillisenä kovana monimutkaisen faasin materiaalina vaikea ja tehoton. tekniikka pintojen tarkkuuskiillotukseen. Muokkaamalla Si-jauheella esipinnoitetun RB-SiC:n pintaa femtosekunnin laserilla, saadaan jo 4,5 tunnin kiillotuksen jälkeen optinen pinta, jonka pinnan karheus on Sq 4,45 nm, mikä parantaa kiillotustehoa yli kolme kertaa. suora hionta ja kiillotus. Laserkiillotusta käytetään laajalti myös muottien, nokkien ja turbiinien siipien kiillotukseen.
Laserpuhallus
Laseriskupuhallus, joka tunnetaan myös nimellä laserpuhallus, on metalliosien pinnan, pintametallin (tai absorptiokerroksen) korkean energiatiheyden, korkean tarkkuuden, lyhytpulssilaserin (λ=1053nm) säteilytystä. laserin roolin suuri tehotiheys plasmaräjähdyksen välittömässä muodostumisessa, iskuaallon räjähdys siirron sisällä olevien metalliosien rajakerroksen rajoituksissa siten, että rakeiden pintakerros tuottaa puristuvan plastisen muodonmuutoksen pinnassa osien kerros paksummalla alueella Saavuta jäännöspuristusjännitys, rakeisuus ja muut pintaa vahvistavat vaikutukset. Verrattuna perinteiseen mekaaniseen ruiskupuhalluksella on seuraavat edut
1. Vahva suuntaus: laser vaikuttaa metallipintaan säädetyssä kulmassa korkealla energian muuntotehokkuudella, kun taas mekaanisen ammuksen törmäyskulma on satunnainen;
2. Suuri voima: laserpuhallusplasmapurske, joka syntyy hetkellisen paineen vaikutuksesta useisiin GPa:iin asti; tehotiheys: laseriskun huipputehotiheys saavuttaa useita kymmeniä GW/cm2;
Hyvä pinnan eheys: laseriskulla pintaan ei ole juuri mitään sputterointivaikutusta, ja mekaanisen ammuksen jälkeen pinnan morfologia vaurioituu aiheuttaen jännityspitoisuuksia.
Laser-isku maksimipuristusjännityksen arvon jälkeen on parempi, pinnan jäännöspuristusjännitys kasvoi noin 40 prosentista 50 prosenttiin, työkappaleen väsymisikä, korkean lämpötilan ja taivutusmuovauksen kestävyys ja muut vastaavat numeerisen arvon indikaattorit ovat parantuneet merkittävästi . Tällä hetkellä sitä on sovellettu lentokoneiden pintakäsittelyssä, lentokonemoottorien pintakäsittelyssä ja niin edelleen.
