Lasertehnoloogia on juba pikka aega olnud tuntud oma laialdase kasutamise poolest keevitamisel, lõikamisel ja märgistamisel ning alles nende kahe aasta jooksul, laserpuhastuse järkjärgulise populariseerimisega, on laserpinnatöötluse kontseptsioon muutunud üha enam. tähelepanu keskpunkti ja ilmus inimeste meeltesse. Kontaktivaba lasertöötlus, suur paindlikkus, suur kiirus, müravaba, väike kuumusest mõjutatud tsoon ilma aluspinda kahjustamata, kulumaterjalide puudumine ja keskkonnasäästlik.
Laser pinnatöötlustegelikult on sellel lisaks laserpuhastusele väga palju kasutuskategooriaid, nagu laserpoleerimine, laserkatted, laseriga kustutamine ja nii edasi. Neid meetodeid kasutatakse materjali pinna spetsiifiliste füüsikalis-keemiliste omaduste muutmiseks, näiteks pinna töötlemiseks hüdrofoobseks funktsiooniks või laserimpulsside saamiseks, mille läbimõõt on umbes 10 mikronit, mille sügavus on vaid mõne mikroni kaugusel väikestest süvenditest. , kuidas suurendada karedust, parandada pinna haardumist jne.
Lisakslaserpuhastus, kas teate järgmisi laserpinnatöötluse liike?
Laserkustutus
Laserkarastamine on üks lahendusi suure pingega ja keerukate komponentide töötlemiseks, võimaldades suuremat pinget ja pikemat eluiga suure kulumisega osadele, nagu nukkvõllid ja painutustööriistad.
See toimib, kuumutades süsinikku sisaldava tooriku nahka sulamistemperatuurist veidi madalamale temperatuurile (900 - 1400 kraadi, 40 protsenti kiiritatud võimsusest neeldub), nii et süsinikuaatomid metallvõres asetsevad ümber ( austenitiseerimine) ja seejärel soojendab laserkiir pinda ühtlaselt etteande suunas ning laserkiire ümber olev materjal jahtub laserkiire liikumisel nii kiiresti, et metallvõre ei suuda naasta oma algsele kujule, mille tulemuseks on martensiit, mis põhjustab a Selle tulemuseks on martensiit ja kõvaduse märkimisväärne suurenemine.
Süsinikterase väliskihtide laserkarastusega saavutatud karastussügavus on tavaliselt 0.1-1,5 mm ja mõne materjali puhul võib see olla 2,5 mm või suurem. Eelised tavapäraste kõvenemismeetoditega võrreldes on järgmised:
1. Suunatud soojussisend on piiratud lokaliseeritud alaga, mistõttu komponendid töötlemisel praktiliselt ei kõverdu. Ümbertöötamise kulud vähenevad või kaovad üldse;
2. karastamine isegi keeruka geomeetriaga ja täppiskomponentide korral, võimaldades täpset karastada lokaalselt piiratud funktsionaalsed pinnad, mida ei saa karastada tavapäraste karastamismeetoditega;
ilma moonutusteta. Tavalised karastamisprotsessid tekitavad suurema energiasisendi ja karastamise tõttu moonutusi, kuid laserkarastamisel saab tänu lasertehnoloogiale ja temperatuuri reguleerimisele soojussisendit täpselt juhtida. Komponent jääb praktiliselt puutumatuks;
Komponendi kõvaduse geomeetriat saab muuta kiiresti ja "lennult". See tähendab, et optikat/kogu süsteemi pole vaja teisendada.
Laser karvasus
Lasertöötlus on üks metallmaterjalide pinna modifitseerimise tööriistu. Struktureerimisprotsessis loob laser kihtides või aluspindades korrapäraselt paigutatud geomeetriaid, et sihipäraselt muuta tehnilisi omadusi ja arendada uusi funktsioone. Protsess hõlmab üldiselt laserkiirguse (tavaliselt lühikeste laservalguse impulsside) kasutamist, et genereerida pinnal korrapäraselt paigutatud geomeetriaid reprodutseeritaval viisil. Laserkiir sulatab materjali kontrollitud viisil ja tahkestab määratletud struktuuri sobiva protsessi juhtimisega.
Näiteks hüdrofoobsed pinnastruktuurid võimaldavad vee pinnalt maha voolata. Ultralühikeste impulsslaseritega pindadele submikroniliste struktuuride loomine võimaldab seda omadust realiseerida ning laserparameetreid varieerides saab loodavat struktuuri täpselt juhtida. Võib realiseerida ka vastupidise efekti, nt hüdrofiilsed pinnad.
Autode paneelide värvimiseks peate õhukese plaadi pinnale ühtlaselt jaotuma "mikro-süvend", et parandada värvi nakkumist, tuhandeid kuni kümneid tuhandeid kordi sekundis impulss-laserkiirega keskendudes rulli pinnale. rullil, rulli pinna fookuspunktis, et moodustada väike lahustuv kogum, samal ajal mikrolahustuva basseini puhumise küljel, nii et sulamaterjali lahustuv kogum vastaks kindlaksmääratud nõuetele nii palju kui võimalik kuhjata basseini! Kaarekujuliste sakkide moodustumise serv, need väikesed sakid ja mikrosüvendid ei saa mitte ainult suurendada materjali pinna karedust, et suurendada värvi nakkumist, vaid parandada ka materjali pinna kõvadust, et pikendada kasutusiga.
Teatud omadused tekivad laserstruktureerimisel, näiteks hõõrdeomadused või mõne metallmaterjali elektri- ja soojusjuhtivus. Lisaks suurendab laserstruktureerimine tooriku liimimistugevust ja kasutusiga.
Võrreldes traditsiooniliste meetoditega on pindade laserstruktureerimine keskkonnasõbralikum, ei vaja täiendavaid abrasiivseid puhastusvahendeid ega kemikaale; korratavad ja täpsed laserid võimaldavad kontrollitavaid struktuure, mis on mikroni täpsusega ja mida on väga lihtne korrata; vähe hooldust, laserid on kontaktivabad ja seetõttu absoluutselt kulumisvabad võrreldes kiiresti kuluvate mehaaniliste tööriistadega; ja järeltöötlust pole vaja, laseriga töödeldud detailile ei jää sulasid ega muid töötlusjääke.
Laser pimestamine pind viimistlus
Laserkarastamist kasutatakse tavaliselt laserpimestava pinnatöötluse puhul, mida tuntakse ka laservärvimärgistusena. Protsessi põhimõte seisneb selles, et laserkuumutusmaterjal, metalli lokaalne kuumutamine veidi alla selle sulamistemperatuuri, vastavates protsessiparameetrites muutub sel ajal värava struktuur; tooriku pinnale moodustub oksiidikiht, see kilekiht valguskiirguses, langeva valguse interferents nii, et sel ajal on mitmesugused karastusvärvid, selle värvilise märgikihi kihi tekitatud kihi pind, Lisaks sellele, et vaatlusnurka ei ole vaja muuta, muudetakse märgistusmuster välja erinevatest värvidest.
Need värvid püsivad temperatuuri stabiilsena kuni u. 200 kraadi. Kõrgematel temperatuuridel naaseb värav algsesse olekusse – märgistus kaob. Pinnakvaliteet on säilinud puutumata. Võltsimisvastastes rakendustes saavutatakse kõrge turvalisuse ja jälgitavuse tase. Lisaks viimastel aastatel meditsiinitehnoloogia vallas väljakujunenud uuele ultralühipulsslaseritega mustale märgistusele sobib see ideaalselt ka toodete märgistamiseks ja seega ka ainulaadseks jälgitavuseks UDI direktiivi järgi.
Laseri sulatamine
See on lisandite valmistamise protsess, mis sobib metalli ja metallkeraamika hübriidmaterjalide jaoks. Selle abil saab luua või muuta 3D-geomeetriat. Seda tootmismeetodit kasutades saab lasereid kasutada ka parandamiseks või katmiseks. Seega kasutatakse lennundussektoris turbiinilabade parandamiseks lisaainete tootmist.
Tööriistade ja vormide valmistamisel saab pragunenud või kulunud servi ja vormitud funktsionaalseid pindu parandada või isegi kohapeal soomustada. Kulumise ja korrosiooni vältimiseks kaetakse laagrite asukohad, rullikud või hüdrokomponendid energiatehnoloogia või naftakeemia alal. Lisatootmist kasutatakse ka autotööstuses. Siin muudetakse paljusid komponente.
Tavalise laser-metallkatte puhul soojendab laserkiir kõigepealt tooriku lokaalselt ja moodustab seejärel sulabasseini. Seejärel pihustatakse peened metallipulbrid lasertöötluspea otsikust otse sulabasseini. Metalli kiirel lasersulatamisel kuumutatakse pulbriosakesed substraadi pinna kohal juba peaaegu sulamistemperatuurini. Selle tulemusena kulub pulbriosakeste sulatamiseks vähem aega.
Mõju: protsessi kiiruse märkimisväärne tõus. Väiksemate termiliste mõjude tõttu võimaldab kiire lasermetallisulatus katta ka väga kuumustundlikke materjale, nagu alumiiniumsulamid ja malmisulamid. HS-LMD protsessiga on võimalik saavutada pöörlemissümmeetrilistel pindadel kõrge pinnakiirus kuni 1500 cm²/min, samas kui etteandekiirus on kuni mitusada meetrit minutis.
Kallid osad või vormid saab kiiresti ja lihtsalt parandada laserpulberlaseriga metallkattega. Suured või väikesed kahjustused on kiiresti ja peaaegu ilma jälgi parandatavad. Võimalikud on ka disainimuudatused. See säästab aega, energiat ja materjale. Eriti kallite metallide, nagu nikkel või titaan, puhul on see üsna kasulik. Tüüpilised rakendusnäited on turbiinilabad, erinevad kolvid, ventiilid, võllid või vormid.
Kuumtöötlus laseriga
Tuhanded miniatuursed laserid (VCSEL) on monteeritud ühele kiibile. Iga emitter on varustatud 56 sellise kiibiga, samas kui moodul koosneb mitmest emitterist. Ristkülikukujuline kiirgusala võib sisaldada miljoneid mikrolasereid ja väljastada mitu kilovatti infrapunalaseri võimsust.
VCSEL-id genereerivad suure, suunatud ristkülikukujulise kiire ristlõike abil lähiinfrapuna kiirte intensiivsusega 100 W/cm². Põhimõtteliselt sobib see tehnoloogia kõikidesse tööstusprotsessidesse, mis nõuavad ülitäpset pinna- ja temperatuurikontrolli.
Laserkuumtöötlusmoodulid sobivad eriti hästi suure ala kütmiseks, kus on vaja täpsust ja paindlikkust. Võrreldes tavapäraste küttemeetoditega pakub see uus kütteprotsess suuremat paindlikkust, täpsust ja kulude kokkuhoidu.
Tehnoloogiat saab kasutada kotikeste sulgemiseks, et vältida fooliumi kortsumist, pikendades seega rakkude eluiga. Seda saab kasutada ka sellistes rakendustes nagu elemendikilede kuivatamine, päikesepaneelide kerge immutamine ja kuumutatava ala täpne töötlemine konkreetsete materjalide (nt teras- ja räniplaadid) jaoks.
Laser poleerimine
Mehhanism,laserpoleerimistehnoloogiaon pinna kitsas sulandumine ja pinna sulatamine, mis põhineb pinna ümbersulatamisel ja laseriga ümbersulatatud kihi uuesti tahkumisel. Kui metallpinda kiiritatakse laseriga piisavalt suure energiaga, toimub pind teatud määral ümbersulamisel ja ümberjaotumisel ning enne tahkumist saavutatakse pinnatõmbepingete ja gravitatsiooni mõjul siledad pinnad.
Sulamiskihi kogu paksus on väiksem kui kõrgusest tipuni, võimaldades seega kogu sulametallil täita lähedalasuvaid süvendeid, mille täitmise liikumapanev jõud on kapillaarefekt, samas kui paksem sulamiskiht kutsub esile vedela metalli. voolama sulabasseini keskpunktist väljapoole, kusjuures ümberjaotuse liikumapanevaks jõuks on termokapillaarefekt või Marconi efekt.
Kasutusnäited nagu ränikarbiidist keraamika, materjal kergete ja suurte teleskoobi optiliste komponentide jaoks (eriti suuremõõtmeliste ja keeruka kujuga peeglite jaoks). RB-SiC kui tüüpiline suure kõvadusega keeruka faasi materjal on raske ja ebaefektiivne tehnika pindade täppispoleerimiseks. Si pulbriga eelkaetud RB-SiC pinda femtosekundilise laseriga modifitseerides saab juba 4,5-tunnise poleerimise järel saada optilise pinna pinnakaredusega Sq 4,45 nm, mis parandab poleerimise efektiivsust enam kui kolm korda. otsene lihvimine ja poleerimine. Laserpoleerimist kasutatakse laialdaselt ka vormide, nukkide ja turbiinilabade poleerimiseks.
Laserlõhkamine
Laser-löökpeening, tuntud ka kui laserlõhkamine, on suure energiatihedusega, suure fookusega, lühikese impulsslaseriga (λ=1053 nm) kiiritamine metallosade pinna, pinnametalli (või neeldumiskihi) pinnale. laseri suur võimsustihedus plasmaplahvatuse hetkelises tekkes, lööklaine plahvatus ülekande sees olevate metallosade piirava kihi piirangutes, nii et terade pinnakiht tekitab pinnas plastilise survedeformatsiooni osade kiht paksemas vahemikus Saavutage jääksurvepinge, tera viimistlemine ja muud pinda tugevdavad efektid. Võrreldes traditsioonilise mehaanilise haavelpuhastusega on järgmised eelised
1. Tugev suund: laser toimib metalli pinnale kontrollitud nurga all, kõrge energia muundamise efektiivsusega, samas kui mehaanilise mürsu lööginurk on juhuslik;
2. Suur jõud: laserlõhkamisega plasmapurse, mis tekib hetkelise rõhu mõjul kuni mitu GPa-ni; võimsustihedus: laserlöögi tippvõimsustihedus ulatub mitmekümneni GW/cm2;
Hea pinna terviklikkus: laseri mõju pinnale ei avalda peaaegu pihustusefekti ja pärast mehaanilist haavli eemaldamist kahjustatakse pinna morfoloogiat, tekitades pingekontsentratsioone.
Laserilöök pärast maksimaalset survepinge väärtust on parem, pinna jääksurvepinge suurenes umbes 40 protsenti kuni 50 protsenti, tooriku väsimus, vastupidavus kõrgele temperatuurile ja painutusvormidele ning muud seotud arvväärtuse näitajad on oluliselt paranenud. . Praegu on seda kasutatud õhusõidukite pinnatöötluse, lennukimootorite pinnatöötluse ja nii edasi.
