Lézeres felületkezelési technológia

Lézeres kioltás

A lézeres kioltás az egyik megoldás a nagy igénybevételnek kitett komplex alkatrészek feldolgozására. A nagy kopású alkatrészeket, például a vezérműtengelyeket és a hajlítószerszámokat nagyobb igénybevételnek teszi ki, és meghosszabbítja élettartamukat.

Elve az, hogy a fémrácsban (ausztenit) átrendezi a szénatomokat, majd a lézersugár a betáplálás iránya mentén folyamatosan melegíti a felületet. A lézersugár mozgása során a környező anyag gyorsan lehűl, a fémrács pedig nem tud visszanyerni eredeti formáját, így martenzit keletkezik, ami jelentősen növeli a keménységet. A szénacél külső rétegének lézeres edzéssel elért edzési mélysége általában 0.1-1,5 mm, és egyes anyagokon 2,5 mm vagy nagyobb is lehet.

A hagyományos oltási módszerekkel összehasonlítva előnyei a következők:
1. A célzott hőbevitel a helyi területekre korlátozódik, így a feldolgozás során szinte nincs komponens vetemedés. Az utómunkálati költségek csökkennek, vagy akár teljesen megszűnnek;
2. Bonyolult geometriai felületeken és precíziós alkatrészeken is edzhető, és helyileg korlátozott funkcionális felületek precíz edzését érheti el, amelyeket hagyományos edzési módszerekkel nem lehet kioltani;
3. Nincs torzítás. A hagyományos edzési eljárásoknál a nagyobb energiabevitel és a kioltás következtében deformációk lépnek fel, de a lézeres edzési eljárásokban a lézertechnológiának és a hőmérsékletszabályozásnak köszönhetően a hőbevitel pontosan szabályozható. Az alkatrészek szinte eredeti állapotukban maradnak;
4. Az alkatrész keménységi geometriája gyorsan "menet közben" változtatható. Ez azt jelenti, hogy nem kell átalakítani az optikát/teljes rendszert.

Lézeres textúra

A lézeres textúra a fémanyagok felületmódosításának egyik eljárási módja. A strukturálási folyamat során a lézer szabályosan elrendezett geometriai formákat hoz létre rétegekben vagy szubsztrátumokban, hogy specifikusan módosítsa a műszaki tulajdonságokat és új funkciókat fejlesszen ki. Az eljárás során lézersugárzást, általában rövid impulzusú lézereket használnak, hogy egy felületen szabályosan elrendezett geometriai alakzatokat állítsanak elő ismételhető módon. A lézersugár ellenőrzött módon olvasztja meg az anyagot, és megfelelő folyamatkezelés mellett meghatározott szerkezetté szilárdul.

Színes lézeres felületkezelés

A lézeres temperálást általában a lézeres színes felületkezelésben használják, más néven lézeres színjelölést. A folyamat elve az, hogy amikor a lézer felmelegíti az anyagot, a fém helyileg az olvadáspontja alatt valamivel alacsonyabbra melegszik. Megfelelő folyamatparaméterek mellett a kapu szerkezete ekkor megváltozik; oxidréteg képződik a munkadarab felületén, és ezt a filmet fény éri. Besugárzás alatt a beeső fény interferencia hatására különböző temperáló színek jelennek meg ilyenkor. A felületen keletkező fantom jelölőréteg különböző látószögekkel változik, és a jelölési minták is különböző színekre változnak. szín.

Ezek a színek körülbelül 200 fokig hőállóak. Magasabb hőmérsékleten a kapu visszatér eredeti állapotába - a jelölés eltűnik. A felület minősége sértetlen lesz. Magas fokú biztonsággal és nyomon követhetőséggel rendelkezik a hamisítás elleni alkalmazásokban. Az orvosi technológiában régóta alkalmazzák, és az ultrarövid impulzusú lézeres új fekete jelölés mellett termékjelölésre is ideális, így az UDI irányelvek szerinti egyedi nyomon követhetőséget biztosít.

Lézeres burkolat

Ez egy additív gyártási eljárás, amely alkalmas fém és cermet hibrid anyagokhoz. Ez lehetővé teszi 3D geometriai alakzatok létrehozását vagy módosítását. Ezzel a gyártási módszerrel a lézer javításokat vagy bevonatokat is végezhet. Ezért a repülőgépiparban az additív gyártást használják a turbinalapátok javítására. A szerszám- és formagyártás során a repedezett vagy kopott élek, funkcionális felületek javíthatók vagy akár részben páncélozhatók. A kopás és a korrózió elleni védelem érdekében az energiatechnológia vagy a petrolkémiai szektorban bevonják a csapágyhelyeket, görgőket vagy hidraulikus alkatrészeket. És az additív gyártást az autógyártásban is használják. Számos alkatrészt javítottak itt. A hagyományos lézeres fémburkolatoknál a lézersugár először helyileg felmelegíti a munkadarabot, majd olvadékmedencét képez. A finom fémport ezután közvetlenül az olvadt medencébe permetezzük a lézeres feldolgozófej fúvókájából. A nagy sebességű lézeres fémburkolás során a porszemcséket csaknem olvadáspontra melegítik, közvetlenül a hordozó felülete felett. Ezért kevesebb időre van szükség a porszemcsék megolvasztásához. Hatás: Jelentősen javítja a folyamat sebességét. A kisebb hőhatások miatt a nagyon hőérzékeny anyagok, például alumíniumötvözetek és öntöttvas ötvözetek is bevonhatók nagy sebességű lézeres fémburkolattal. A HS-LMD eljárás nagyon nagy, akár 1500 cm²/perc felületi sebességek előállítását teszi lehetővé forgásszimmetrikus felületeken. Ezzel egyidejűleg akár több száz méter/perc előtolási sebesség érhető el. Javítsa meg a drága alkatrészeket vagy formákat gyorsan és egyszerűen a lézerpor lézeres fémburkolattal. A kisebb és nagyobb sérülések gyorsan és gyakorlatilag nyomtalanul javíthatók. A dizájn is változtatható. Ez időt, energiát és anyagokat takarít meg. Különösen az olyan drága fémek esetében, mint a nikkel vagy a titán, nagyon megéri. Tipikus alkalmazási példák a turbinalapátok, különböző dugattyúk, szelepek, tengelyek vagy öntőformák.

Lézeres hőkezelés

Több ezer apró lézer (VCSEL) van egyetlen chipre szerelve. Mindegyik adó 56 ilyen chippel van felszerelve, és egy modul több adóból áll. Egy téglalap alakú sugárzási zóna több millió apró lézert tartalmazhat, és több kilowatt infravörös lézerteljesítményt is kiadhat. A VCSEL 100 W/cm² sugárzási intenzitású közeli infravörös sugarat hoz létre nagy, irányított téglalap alakú sugárkeresztmetszeten keresztül. Ez a technológia elvileg minden olyan ipari folyamatra alkalmas, amely rendkívül pontos felület- és hőmérsékletszabályozást igényel. A lézeres hőkezelő modul különösen alkalmas nagy felületű fűtési alkalmazásokhoz, amelyek szigorú pontosságot és rugalmasságot igényelnek. A hagyományos fűtési módokhoz képest ez az új fűtési eljárás nagyobb rugalmasságot, pontosságot és költségmegtakarítást eredményez.

Ezzel a technológiával le lehet zárni a tasak típusú elemlapokat, hogy megakadályozzuk az alumínium fólia ráncosodását, így meghosszabbítva az akkumulátor élettartamát. Használható olyan alkalmazásokban is, mint például az akkumulátorok alumíniumfóliájának szárítása, a fényben nedvesítő napelemek, vagy a precízen feldolgozott területeken, amelyeket speciális anyagokon, például acél és szilícium lapkákon kell felmelegíteni.

Lézeres polírozás

A lézeres polírozási technológia mechanizmusa a felületi keskeny olvasztás és a felületi túlolvasztás, amely a lézerrel újraolvasztott réteg felületi újraolvasztásán és újraszilárdításán alapul. Ha egy fémfelületet kellően nagy energiájú lézerrel besugároznak, annak felülete bizonyos fokú újraolvadáson, újraeloszláson, valamint felületi húzófeszültségen és gravitáción megy keresztül, ami sima felületet eredményez a megszilárdulás előtt. Az olvadt réteg teljes vastagsága kisebb, mint a vályútól a tetőig terjedő magasság, így a teljes megolvadt fém kitölti a közeli vályúkat. Ennek a tölteléknek a mozgatórugója a kapilláris hatás révén érhető el, míg a vastagabb megolvadt réteg elősegíti a folyékony fémet. Az olvadt medence közepéből kifelé történő kiáramlás hajtóereje a termokapilláris vagy Marconi-effektus, amely újraelosztja azt.

Laser Shot Peening / Lézeres ütéserősítés

A lézeres sokkolás, vagy más néven lézeres peening, nagy energiasűrűségű, nagy fókuszú, rövid impulzusú lézerrel (λ=1053nm) sugározza be a fém alkatrészek felületét, és a felületi fém (vagy abszorpciós réteg) azonnal nagy teljesítménysűrűségű lézer hatására jött létre. A plazma felrobban, és a robbanásos lökéshullám a kényszerréteg kényszerei hatására a fémrész belsejébe kerül, így a felületi szemcsék nyomásos képlékeny deformáción mennek keresztül, és olyan felületerősítő hatásokat érnek el, mint a maradék nyomófeszültség és a szemcsefinomulás a az alkatrész vastagabb felülete. A hagyományos mechanikus szemcseszóráshoz képest a következő előnyei vannak:

1. Erős irányítottság: a lézer szabályozható szögben, nagy energiaátalakítási hatásfokkal hat a fémfelületre, míg a mechanikus lövedékek becsapódási szöge véletlenszerű;
2. Nagy erő: a lézersugaras plazmafúvás által generált pillanatnyi nyomás eléri a több GPa-t; nagy teljesítménysűrűség: a lézersokk csúcsteljesítménysűrűsége eléri a több-tíz GW/cm2-t;
3. Jó felületi integritás: A lézersokk szinte semmiféle porlasztást nem okoz a felületen, míg a mechanikus sörétes vágás után a felület morfológiája sérül és feszültségkoncentráció lép fel. A lézerütés utáni maximális nyomófeszültség-érték jobb, a felületi maradék nyomófeszültség körülbelül 40-50% -kal nő, és jelentősen javul a munkadarab kifáradási élettartama, magas hőmérsékleti ellenállása, hajlítási formája és egyéb kapcsolódó mutatói. Repülőgépek felületkezelésében, repülőgép-hajtóművek felületkezelésében és más területeken használták.