I lang tid har laserteknologi vært kjent for sin omfattende bruk innen sveising, skjæring og merking, og det er først i disse to årene, med den gradvise populariseringen av laserrensing, at konseptet med laseroverflatebehandling har blitt mer og mer. fokus for oppmerksomhet og dukket opp i folks sinn. Laserbehandling på en berøringsfri måte, høy fleksibilitet, høy hastighet, ingen støy, liten varmepåvirket sone uten skade på underlaget, ingen forbruksvarer og miljømessig lavkarbon.
Laser overflatebehandlinghar faktisk et veldig stort antall brukskategorier i tillegg til laserrensing, som laserpolering, laserkledning, laserslukking og så videre. Disse metodene brukes til å endre de spesifikke fysisk-kjemiske egenskapene til materialoverflaten, for eksempel for å gjøre overflaten bearbeidet til en hydrofob funksjon, eller laserpulser for å produsere en diameter på omtrent 10 mikron, dybden på bare noen få mikron med små fordypninger , som en måte å øke ruheten på, forbedre overflatevedheften og så videre.
I tillegg tillaser rengjøring, kjenner du følgende typer laser overflatebehandling?
Laserslukking
Laserherding er en av løsningene for maskinering av svært belastede og komplekse komponenter, noe som gir høyere spenning og lengre levetid for deler med høy slitasje, som kamaksler og bøyeverktøy.
Den fungerer ved å varme opp huden på et karbonholdig arbeidsstykke til en temperatur litt under smeltetemperaturen (900 - 1400 grad , 40 prosent av den bestrålte kraften absorberes), slik at karbonatomene i metallgitteret omorganiseres ( austenitisering), og deretter varmer laserstrålen jevnt opp overflaten i matingsretningen, og materialet rundt laserstrålen avkjøles så raskt når laserstrålen beveger seg at metallgitteret ikke er i stand til å gå tilbake til sin opprinnelige form, noe som resulterer i martensitt, som forårsaker en Dette resulterer i martensitt og en betydelig økning i hardhet.
Dybden av herding av de ytre lagene av karbonstål oppnådd ved laserherding er vanligvis 0.1-1,5 mm, og kan være 2,5 mm eller større i enkelte materialer. Fordelene fremfor konvensjonelle herdemetoder er:
1. Målrettet varmetilførsel er begrenset til et lokalisert område, noe som resulterer i praktisk talt ingen komponentforvrengning under maskinering. Omarbeidskostnader reduseres eller til og med elimineres helt;
2. herding selv på komplekse geometrier og presisjonskomponenter, som tillater presis herding av lokalt begrensede funksjonelle overflater som ikke kan herdes med konvensjonelle herdemetoder;
uten forvrengning. Konvensjonelle herdeprosesser produserer forvrengning på grunn av høyere energitilførsel og bråkjøling, men under laserherding kan varmetilførselen kontrolleres nøyaktig på grunn av laserteknologi og temperaturkontroll. Komponenten forblir praktisk talt uberørt;
Hardhetsgeometrien til komponenten kan endres raskt og "on the fly". Dette betyr at det ikke er behov for å konvertere optikken/hele systemet.
Laser hårighet
Lasergrossing er et av prosessverktøyene for overflatemodifisering av metalliske materialer. I struktureringsprosessen lager laseren regelmessig arrangerte geometrier i lag eller substrater for målrettet å modifisere tekniske egenskaper og utvikle nye funksjoner. Prosessen involverer generelt bruk av laserstråling (vanligvis korte pulser av laserlys) for å generere regelmessig arrangerte geometrier på en overflate på en reproduserbar måte. Laserstrålen smelter materialet på en kontrollert måte og størkner til den definerte strukturen ved passende prosessstyring.
For eksempel lar hydrofobe overflatestrukturer vann strømme av overflaten. Å lage sub-mikron strukturer på overflater med ultrakorte pulserende lasere gjør at denne egenskapen kan realiseres, og strukturen som skal lages kan kontrolleres nøyaktig ved å variere laserparametrene. Den motsatte effekten, f.eks. hydrofile overflater, kan også realiseres.
Automotive paneler for å male, må du gjøre overflaten av den tynne platen jevn fordeling av "mikro-pit" for å forbedre adhesjonen av maling, med tusenvis til titusenvis av ganger per sekund pulserende laserstråle med fokus på overflaten av rullehendelsen på rullen, i fokuspunktet på rulleoverflaten for å danne et lite løselig basseng, samtidig på siden av det mikrooppløselige bassenget som blåser, slik at det løselige bassenget av smeltet materiale i henhold til de spesifiserte kravene så mye som mulig hoper seg opp til bassenget! Kanten av dannelsen av bueformede faner, disse små fanene og mikrogropene kan ikke bare øke ruheten til materialoverflaten for å øke vedheften av maling, men også forbedre overflatehardheten til materialet for å forlenge levetiden.
Visse egenskaper genereres av laserstrukturering, for eksempel friksjonsegenskapene eller den elektriske og termiske ledningsevnen til noen metalliske materialer. I tillegg øker laserstrukturering bindestyrken og levetiden til arbeidsstykket.
Sammenlignet med tradisjonelle metoder er laserstrukturering av overflater mer miljøvennlig, og krever ingen ekstra slipemidler eller kjemikalier; repeterbare og presise, lasere muliggjør kontrollerte strukturer som er nøyaktige til mikron og veldig enkle å replikere; lite vedlikehold, lasere er berøringsfrie og derfor absolutt slitasjefrie sammenlignet med hurtigslitende mekaniske verktøy; og det er ikke behov for etterbehandling, uten smelter eller andre bearbeidingsrester igjen på den laserbehandlede delen.
Laser blendende overflatefinish
Lasertempering er ofte brukt i laser blendende overflatebehandling, også kjent som laserfargemarkering. Prinsippet for prosessen er at laseroppvarmingsmaterialet, metallet lokal oppvarming til litt under smeltepunktet, i passende prosessparametere, på dette tidspunktet vil strukturen til porten endres; i overflaten av arbeidsstykket vil danne et oksidlag, dette laget av film i lysbestrålingen, den innfallende lysinterferensen slik at en rekke tempereringsfarger på dette tidspunktet, overflaten av laget generert av dette laget av fargerike markeringslag, uten behov for å endre observasjonsvinkelen, vil markeringsmønsteret bli endret fra en rekke forskjellige farger.
Disse fargene holder seg temperaturstabile opp til ca. 200 grader. Ved høyere temperaturer går porten tilbake til sin opprinnelige tilstand - merkingen forsvinner. Overflatekvaliteten er bevart intakt. En høy grad av sikkerhet og sporbarhet oppnås i anti-forfalskningsapplikasjoner. I tillegg til den nye svarte merkingen med ultrakorte pulserende lasere, som har blitt godt etablert innen medisinsk teknologi de siste årene, er den også ideelt egnet for produktmerking og dermed for unik sporbarhet i henhold til UDI-direktivet.
Lasersmelting
Det er en additiv produksjonsprosess som er egnet for metall og metall-keramiske hybridmaterialer. Med dette kan 3D-geometrier opprettes eller modifiseres. Ved å bruke denne produksjonsmetoden kan lasere også brukes til reparasjon eller belegg. I romfartssektoren brukes således additiv produksjon for å reparere turbinblader.
Ved verktøy- og formfremstilling kan sprukne eller slitte kanter og formede funksjonelle overflater repareres, eller til og med lokalt pansres. For å forhindre slitasje og korrosjon er lagerplasseringer, ruller eller hydrauliske komponenter belagt med energiteknologi eller petrokjemi. Additiv produksjon brukes også i bilproduksjon. Mange komponenter er modifisert her.
I konvensjonell lasermetallkledning oppvarmer laserstrålen først arbeidsstykket lokalt og danner deretter et smeltet basseng. Fint metallpulver sprayes deretter fra dysen på laserbehandlingshodet direkte inn i det smeltede bassenget. Under høyhastighets lasermetallsmelting er pulverpartiklene allerede oppvarmet nesten til smeltetemperatur over substratoverflaten. Som et resultat kreves det mindre tid for å smelte pulverpartiklene.
Effekten: en betydelig økning i prosesshastighet. På grunn av mindre termiske effekter gjør høyhastighets lasermetallsmelting det også mulig å belegge materialer som er svært følsomme for varme, som aluminiumslegeringer og støpejernslegeringer. Med HS-LMD-prosessen kan høye overflatehastigheter på opptil 1500 cm²/min oppnås på rotasjonssymmetriske overflater, mens matehastigheter på opptil flere hundre meter per minutt kan realiseres.
Dyre deler eller støpeformer kan repareres raskt og enkelt med laserpulverlasermetallkledning. Skader, store som små, kan repareres raskt og nesten uten merker. Designendringer er også mulig. Dette sparer tid, energi og materiale. Spesielt for dyre metaller som nikkel eller titan er det ganske verdt det. Typiske eksempler på bruksområder er turbinblader, ulike stempler, ventiler, aksler eller støpeformer.
Laser varmebehandling
Tusenvis av miniatyrlasere (VCSEL) er montert på en enkelt brikke. Hver emitter er utstyrt med 56 slike brikker, mens en modul består av flere emittere. Det rektangulære strålingsområdet kan inneholde millioner av mikrolasere og kan gi ut flere kilowatt med infrarød laserkraft.
VCSELer genererer nær-infrarøde stråler med en strålingsintensitet på 100 W/cm² ved hjelp av et stort, retningsbestemt rektangulært stråletverrsnitt. I prinsippet er denne teknologien egnet for alle industrielle prosesser som krever ekstremt presis overflate- og temperaturkontroll.
Laservarmebehandlingsmoduler er spesielt egnet for store oppvarmingsapplikasjoner der presisjon og fleksibilitet er nødvendig. Sammenlignet med konvensjonelle oppvarmingsmetoder, tilbyr denne nye oppvarmingsprosessen en høyere grad av fleksibilitet, presisjon og kostnadsbesparelser.
Teknologien kan brukes til å forsegle poseceller for å forhindre at folien rynker, og dermed forlenge levetiden til cellene. Den kan også brukes i applikasjoner som tørking av cellefolier, lett impregnering av solcellepaneler og presis behandling av området som skal varmes opp for spesifikke materialer som stål og silisiumskiver.
Laserpolering
Mekanismen tillaserpoleringsteknologier overflatesmal fusjon og overflate over fusjon, avhengig av omsmelting av overflaten og gjenstørkning av det laseromsmeltede laget. Når en metalloverflate blir bestrålt av en laser med tilstrekkelig høy energi, gjennomgår overflaten en viss grad av omsmelting og omfordeling, og glatte overflater oppnås ved overflatestrekkspenninger og gravitasjon før størkning.
Hele tykkelsen på smeltelaget er mindre enn bunn-til-topp-høyden, slik at hele det smeltede metallet kan fylle de nærliggende trauene, drivkraften for denne fyllingen er kapillæreffekten, mens et tykkere smeltelag induserer det flytende metallet å strømme utover fra sentrum av smeltebassenget, drivkraften for omfordelingen er den termokapillære effekten eller Marconi-effekten.
Brukseksempler som silisiumkarbidkeramikk, materialet for lette og store teleskopoptiske komponenter (spesielt store og kompleksformede speil.) RB-SiC, som et typisk høyhardt, kompleksfasemateriale, har en vanskelig og ineffektiv teknikk for presisjonspolering av overflater. Ved å modifisere overflaten av RB-SiC forhåndsbelagt med Si-pulver med femtosekundlaser, kan en optisk overflate med overflateruhet Sq på 4,45 nm oppnås etter bare 4,5 timers polering, noe som forbedrer poleringseffektiviteten med mer enn tre ganger sammenlignet med direkte sliping og polering. Laserpolering er også mye brukt i polering av støpeformer, kammer og turbinblader.
Laserblåsing
Laserstøtpeening, også kjent som laserblåsing, er en høyenergitetthet, høyfokusert, kortpulserende laser (λ=1053nm) bestråling av overflaten av metalldelene, overflatemetall (eller absorpsjonslag) i høy effekttetthet av laserens rolle i den øyeblikkelige dannelsen av plasmaeksplosjonen, eksplosjonen av sjokkbølgen i begrensningene på grenselaget til metalldelene inne i overføringen slik at overflatelaget av korn produserer kompressiv plastisk deformasjon i overflaten lag av delene i et tykkere område Oppnå gjenværende trykkspenning, kornforfining og andre overflateforsterkende effekter. Sammenlignet med tradisjonell mekanisk sprengning har følgende fordeler
1. Sterk retning: laseren virker på metalloverflaten i en kontrollert vinkel, med høy energikonverteringseffektivitet, mens den mekaniske prosjektilets anslagsvinkel er tilfeldig;
2. Stor kraft: lasersprengende plasmautbrudd generert av det øyeblikkelige trykket opp til flere GPa; effekttetthet: toppeffekttettheten til laserstøtet når flere dusinvis av GW/cm2;
God overflateintegritet: laserpåvirkning på overflaten er nesten ingen sputtereffekt, og etter mekanisk skuddskjæring blir overflatemorfologien skadet for å produsere spenningskonsentrasjoner.
Laserstøt etter den maksimale trykkspenningsverdien er bedre, gjenværende trykkspenning på overflaten økt med omtrent 40 prosent til 50 prosent, utmattelseslevetiden til arbeidsstykket, motstand mot høy temperatur og bøyningsstøping og andre relaterte indikatorer for numerisk verdi har blitt betydelig forbedret . For tiden har det blitt brukt innen overflatebehandling av fly, overflatebehandling av flymotorer og så videre.
