Laser Ytbehandlingsteknik

Lasersläckning

Lasersläckning är en av lösningarna för bearbetning av högspänningskomplexa komponenter. Det kan göra att komponenter med högt slitage som kamaxlar och bockningsverktyg utsätts för högre belastning och förlänger sin livslängd.

Dess princip är att omordna kolatomerna i metallgittret (austenit), och sedan värmer laserstrålen stadigt upp ytan längs matningsriktningen. När laserstrålen rör sig svalnar det omgivande materialet snabbt, och metallgittret kan inte återgå till sin ursprungliga form, vilket producerar martensit, vilket avsevärt ökar hårdheten. Härddjupet för det yttre lagret av kolstål som uppnås genom laserhärdning är vanligtvis 0.1-1,5 mm och kan vara 2,5 mm eller mer på vissa material.

Jämfört med traditionella härdningsmetoder är dess fördelar:
1. Riktad värmetillförsel är begränsad till lokala områden, så det förekommer nästan ingen komponentförvrängning under bearbetningen. Omarbetningskostnaderna reduceras eller till och med elimineras helt;
2. Det kan även härdas på komplexa geometriska ytor och precisionsdelar, och kan uppnå exakt härdning av lokalt begränsade funktionsytor som inte kan härda med traditionella härdningsmetoder;
3. Ingen förvrängning. I konventionella härdningsprocesser uppstår deformationer på grund av högre energitillförsel och härdning, men i laserhärdningsprocesser kan värmetillförseln kontrolleras exakt tack vare laserteknik och temperaturkontroll. Komponenter förblir nästan i originalskick;
4. Hårdhetsgeometrin på delen kan snabbt ändras "i farten". Detta innebär inget behov av att konvertera optik/hela systemet.

Lasertexturering

Lasertexturering är en av processmetoderna för ytmodifiering av metallmaterial. Under struktureringsprocessen skapar lasern regelbundet arrangerade geometriska former i lager eller substrat för att specifikt modifiera tekniska egenskaper och utveckla nya funktionaliteter. Processen innebär användning av laserstrålning, vanligtvis kortpulslasrar, för att producera regelbundet arrangerade geometriska former på en yta på ett repeterbart sätt. Laserstrålen smälter materialet på ett kontrollerat sätt och stelnar till en definierad struktur med lämplig processledning.

Laser färgglad ytbehandling

Laserhärdning används vanligen vid laserfärgad ytbehandling, även känd som laserfärgmarkering. Processprincipen är att när lasern värmer materialet uppvärms metallen lokalt till något lägre än dess smältpunkt. Under lämpliga processparametrar kommer grindens struktur att ändras vid denna tidpunkt; ett oxidskikt kommer att bildas på ytan av arbetsstycket, och denna film kommer att exponeras för ljus. Under bestrålning orsakar interferensen av infallande ljus att olika tempererande färger visas vid denna tidpunkt. Fantommarkeringsskiktet som genereras på ytan förändras med olika betraktningsvinklar, och markeringsmönstren kommer också att ändras till olika färger. Färg.

Dessa färger är temperaturstabila upp till cirka 200 grader. Vid högre temperaturer återgår porten till sitt ursprungliga tillstånd - markeringen försvinner. Ytkvaliteten kommer att vara intakt. Den har en hög grad av säkerhet och spårbarhet i anti-förfalskningstillämpningar. Den har använts inom medicinteknik under lång tid och är, förutom ny svartmärkning med ultrakorta pulslasrar, även idealisk för produktmärkning och därmed unik spårbarhet enligt UDI-direktiv.

Laserbeklädnad

Det är en additiv tillverkningsprocess som är lämplig för hybridmaterial av metall och cermet. Detta gör att du kan skapa eller modifiera geometriska 3D-former. Med denna produktionsmetod kan lasern även utföra reparationer eller beläggningar. Inom flygindustrin används därför additiv tillverkning för att reparera turbinblad. Vid verktygs- och formtillverkning kan spruckna eller slitna kanter och funktionella ytor repareras eller till och med delvis pansaras. För att skydda mot slitage och korrosion beläggs lagerplatser, rullar eller hydrauliska komponenter inom energiteknik eller petrokemisk sektor. Och additiv tillverkning används också i biltillverkning. Ett stort antal komponenter har förbättrats här. I konventionell lasermetallbeklädnad värmer laserstrålen först upp arbetsstycket lokalt och bildar sedan en smältbassäng. Fint metallpulver sprutas sedan direkt in i den smälta poolen från munstycket på laserbehandlingshuvudet. Under höghastighets lasermetallbeklädnad värms pulverpartiklarna upp nästan till smälttemperatur strax ovanför substratytan. Därför krävs mindre tid för att smälta pulverpartiklarna. Effekt: Förbättra processhastigheten avsevärt. På grund av de mindre termiska effekterna kan mycket värmekänsliga material som aluminiumlegeringar och gjutjärnslegeringar också beläggas med höghastighets lasermetallbeklädnad. HS-LMD-processen möjliggör att mycket höga ythastigheter på upp till 1500 cm²/min kan produceras på rotationssymmetriska ytor. Samtidigt uppnås matningshastigheter på upp till flera hundra meter per minut. Reparera dyra delar eller formar snabbt och enkelt med laserpulver lasermetallbeklädnad. Stora som små skador kan repareras snabbt och praktiskt taget utan att lämna spår. Designen kan också ändras. Detta sparar tid, energi och material. Speciellt för dyra metaller som nickel eller titan är det ganska värt besväret. Typiska applikationsexempel är turbinblad, olika kolvar, ventiler, axlar eller formar.

Laser värmebehandling

Tusentals små lasrar (VCSEL) är monterade på ett enda chip. Varje sändare är utrustad med 56 av dessa chips, och en modul består av flera sändare. En rektangulär strålningszon kan innehålla miljontals små lasrar och kan avge flera kilowatt infraröd lasereffekt. VCSEL genererar en nära-infraröd stråle med en strålningsintensitet på 100 W/cm² via ett stort, riktat rektangulärt stråltvärsnitt. I princip är denna teknik lämplig för alla industriella processer som kräver extremt exakt yt- och temperaturkontroll. Laservärmebehandlingsmodulen är särskilt lämplig för uppvärmning av stora ytor som kräver stor precision och flexibilitet. Jämfört med traditionella uppvärmningsmetoder har denna nya uppvärmningsprocess högre flexibilitet, noggrannhet och kostnadsbesparingar.

Denna teknik kan användas för att försegla batteriark av påstyp för att förhindra att aluminiumfolie skrynklas, vilket förlänger batteriets livslängd. Det kan också användas i applikationer som torkning av aluminiumfolie för batterier, lättvätande solpaneler och exakt bearbetning av områden som ska värmas upp på specifika material som stål och kiselskivor.

Laserpolering

Mekanismen för laserpoleringsteknik är ytsmal smältning och ytöversmältning, vilket är beroende av ytomsmältning och åter stelning av det laseromsmälta lagret. När en metallyta bestrålas med en tillräckligt högenergilaser genomgår dess yta en viss grad av omsmältning, omfördelning och ytdragpåkänning och gravitation, vilket uppnår en jämn yta före stelning. Hela tjockleken på det smälta lagret är mindre än höjden från tråg till krön, vilket gör att hela den smälta metallen kan fylla de närliggande trågen. Drivkraften för denna fyllning uppnås genom kapilläreffekten, medan ett tjockare smält skikt främjar flytande metall. Drivkraften för flöde utåt från mitten av den smälta poolen är den termokapillära eller Marconi-effekten, som omfördelar den.

Laser Shot Peening / Laser Shot Förstärkning

Laserchockblästring, även kallad laserblästring, bestrålar ytan på metalldelar med hög energitäthet, högfokuserad, kortpulsad laser (λ=1053nm), och ytmetallen (eller absorptionsskiktet) är omedelbart bildas under verkan av laser med hög effektdensitet. Plasma exploderar, och explosionschockvågen överförs till insidan av metalldelen under begränsningarna av begränsningsskiktet, vilket gör att ytkornen genomgår kompressionsplastisk deformation och erhåller ytförstärkande effekter såsom kvarvarande tryckspänning och kornförfining i tjockare yta på delen. Jämfört med traditionell mekanisk kulblästring har den följande fördelar:

1. Stark riktning: lasern verkar på metallytan i en kontrollerbar vinkel, med hög energiomvandlingseffektivitet, medan anslagsvinkeln för mekaniska projektiler är slumpmässig;
2. Stor kraft: det momentana trycket som genereras av plasmablästring med laserskott är så högt som flera GPa; hög effekttäthet: toppeffekttätheten för laserchock når flera till tiotals GW/cm2;
3. Bra ytintegritet: Laserchock har nästan ingen sputtereffekt på ytan, medan efter mekanisk kulblästring skadas ytmorfologin och spänningskoncentration uppstår. Det maximala tryckspänningsvärdet efter laserstöt är bättre, ytåterstående tryckspänning ökas med cirka 40% till 50%, och utmattningslivslängden, hög temperaturbeständighet, böjning och andra relaterade indikatorer för arbetsstycket förbättras avsevärt. Det har använts i flygplans ytbehandling, flygmotor ytbehandling och andra områden.