Koje su tehnologije laserske obrade površina osim laserskog čišćenja?

Laserska tehnologija odavno je poznata po svojoj širokoj upotrebi u zavarivanju, rezanju i označavanju. U posljednje dvije godine, s postupnom popularizacijom laserskog čišćenja, pojam laserskog tretiranja površina sve je više u središtu pažnje i pojavljuje se u svijesti ljudi. Laser se obrađuje na beskontaktni način, s visokom fleksibilnošću, velikom brzinom, bez buke, malim nedestruktivnim osnovnim materijalom u zoni utjecaja topline, bez potrošnog materijala i zaštite okoliša te niske razine ugljika.

Osim laserskog čišćenja, zapravo postoje mnoge kategorije primjene, kao što su lasersko poliranje, lasersko oblaganje, lasersko otvrdnjavanje i tako dalje. Ove se metode koriste za promjenu specifičnih fizikalnih i kemijskih svojstava površine materijala, kao što je stvaranje hidrofobne funkcije površine ili korištenje laserskih impulsa za stvaranje malih udubljenja promjera od oko 10 mikrona i dubine od samo jednog nekoliko mikrona, kako bi se povećala hrapavost, poboljšala površinska adhezija i tako dalje.

Osim laserskog čišćenja, poznajete li sljedeće metode laserske obrade površina?

Lasersko kaljenje jedno je od rješenja za strojnu obradu složenih dijelova s ​​velikim naprezanjem. Može povećati naprezanje dijelova s ​​velikim trošenjem, kao što su bregaste osovine i alati za savijanje, i produljiti vijek trajanja dijelova.

Njegov princip je preraspoređivanje atoma ugljika u metalnoj rešetki zagrijavanjem kože izratka koji sadrži ugljik na malo nižu temperaturu taljenja (900-1400 stupnjeva, 40% snage zračenja se apsorbira) , a zatim laserska zraka stabilizira grijaću površinu duž smjera dodavanja, a okolni materijal se brzo hladi kako se laserska zraka pomiče. Metalna rešetka se ne može vratiti u izvorni oblik, što rezultira martenzitom, koji značajno povećava tvrdoću. Dubina kaljenja vanjskog sloja ugljičnog čelika koja se postiže laserskim kaljenjem obično je 0.1-1.5 mm, a na nekim materijalima može se postići 2,5 mm ili više. U usporedbi s tradicionalnom metodom kaljenja, njegove prednosti su: 1. Ciljani unos topline ograničen je na lokalno područje, tako da gotovo da nema savijanja komponenti tijekom obrade. Troškovi prerade mogu se smanjiti ili čak potpuno eliminirati; 2. Također se može otvrdnuti u složenim geometrijskim površinama i preciznim dijelovima, čime se može ostvariti točno otvrdnjavanje lokalno ograničenih funkcionalnih površina koje se ne mogu kaliti tradicionalnim metodama kaljenja; 3. Nema izobličenja. Tradicionalni postupak kaljenja proizvodi deformacije zbog većeg unosa energije i kaljenja, ali u procesu laserskog kaljenja unos topline može se precizno kontrolirati zahvaljujući laserskoj tehnologiji i kontroli temperature. Komponente ostaju gotovo u izvornom stanju; 4. Geometrija tvrdoće komponente može se mijenjati "u hodu". To znači da nema potrebe za prenamjenom optike/cijelog sustava.

Lasersko prevlačenje jedna je od tehnoloških metoda površinske modifikacije metalnih materijala. Tijekom procesa strukturiranja, laseri stvaraju pravilne raspoređene geometrije u slojevima ili podlogama kako bi promijenili tehnička svojstva i ciljano razvili nove funkcije. Proces djelovanja je otprilike korištenje laserskog zračenja (obično kratkih impulsa laserskog svjetla) za stvaranje pravilno raspoređenih geometrijskih oblika na površini na ponovljiv način. Laserska zraka kontrolirano topi materijal i pravilnim upravljanjem procesom skrućuje u definiranu strukturu.

Na primjer, hidrofobne površinske strukture dopuštaju vodi da otječe s površine. Ovo se svojstvo može postići stvaranjem submikronskih struktura na površini ultrakratkim pulsirajućim laserima, a strukturama koje se stvaraju moguće je precizno kontrolirati promjenom parametara lasera. Mogu se postići i suprotni efekti, poput hidrofilnih površina.

Laser s kapljicama vode poboljšava hrapavost površine povezanom tehnologijom.

Za bojanje automobilske ploče, površina ploče mora biti ravnomjerno raspoređena "mikro jamama" kako bi se poboljšala prionjivost boje, a pulsna laserska zraka fokusirana tisuće do desetaka tisuća puta u sekundi pada na površinu valjka, tvoreći sićušnu loncu taline na površini valjka u žarišnoj točki i puhanje male lopatice taline bočno, tako da se talina u lonci taline taloži do ruba lopatice taline što je dalje moguće kako bi se formirao kružni luk konveksan prema navedene zahtjeve. Ove male neravnine i mikro-rupe ne samo da mogu poboljšati hrapavost površine materijala, povećati prionjivost boje, već također poboljšati tvrdoću površine materijala i produžiti životni vijek. Struktura lasera stvara određena svojstva, kao što su svojstva trenja nekih metalnih materijala ili električna i toplinska vodljivost. Osim toga, lasersko strukturiranje također povećava čvrstoću lijepljenja i životni vijek obratka.

U usporedbi s tradicionalnim metodama površinsko lasersko strukturiranje je ekološki prihvatljivije i ne zahtijeva dodatna sredstva za pjeskarenje ili kemikalije. Ponovljiv i točan, laser postiže kontrolirane strukture do mikrona i vrlo ga je lako replicirati.

Ponovljiv i točan, laser postiže kontrolirane strukture do mikrona i vrlo ga je lako replicirati. Nisko održavanje, laser je beskontaktan u usporedbi s mehaničkim alatima koji se brzo troše, tako da nema apsolutno nikakvog trošenja. Nije potrebna naknadna obrada, a na laserski obrađenim dijelovima ne ostaju ostaci taline ili drugih procesa.

Lasersko kaljenje obično se koristi u tretiranju površine laserskim bojanjem, također poznatom kao lasersko označavanje bojama. Načelo procesa je da kada laser zagrijava materijal, metal se lokalno zagrijava malo ispod svoje točke taljenja, a struktura vrata će se promijeniti pod odgovarajućim parametrima procesa. Na površini obratka formirat će se oksidni sloj, ovaj sloj filma pod svjetlosnim zračenjem, interferencija upadnog svjetla čini da se u ovom trenutku pojavljuju različite temperamentne boje, površina koju stvara ovaj sloj čarobnog sloja za označavanje boja, s promjene kuta promatranja, označeni uzorak također će promijeniti niz različitih boja.

Ove boje održavaju stabilnu temperaturu do oko 200 stupnjeva. Pri višim temperaturama rešetka se vraća u početno stanje - oznake nestaju. Kvaliteta površine će ostati nepromijenjena. Ima visok stupanj sigurnosti i sljedivosti u primjeni zaštite od krivotvorina. Posljednjih godina je sazrio u području medicinske tehnologije, a osim novog crnog označavanja ultrakratkim pulsnim laserima, vrlo je pogodan i za identifikaciju proizvoda, čime se postiže jedinstvena sljedivost prema UDI direktivi.

To je aditivni proizvodni proces prikladan za miješane materijale od metala i kermeta. To vam omogućuje stvaranje ili izmjenu 3D geometrije. Koristeći ovu proizvodnu metodu, laser se također može popraviti ili premazati. Tako se u zrakoplovstvu aditivna proizvodnja koristi za popravak turbinskih lopatica. U području izrade alata i kalupa, napuknuti ili istrošeni rubovi i funkcionalne površine mogu se popraviti ili čak djelomično armirati. Za sprječavanje habanja i korozije, u području energetske tehnologije ili petrokemije, premažite ležajeve, valjke ili hidrauličke komponente. Aditivna proizvodnja također se koristi u proizvodnji automobila. Ovdje se modificira veliki broj komponenti. U konvencionalnom laserskom oblaganju metalom, laserska zraka prvo lokalno zagrijava izradak, a zatim formira rastaljenu loncu. Fini metalni prah se zatim raspršuje izravno u rastaljeni bazen iz mlaznice laserske glave za obradu. U procesu laserskog oblaganja metala velike brzine, čestice praha se zagrijavaju gotovo do temperature taljenja iznad osnovne površine. Stoga je potrebno manje vremena za topljenje čestica praha. Učinak: Značajno poboljšanje brzine procesa. Zbog manjeg toplinskog učinka, također je moguće obložiti materijale koji su vrlo osjetljivi na toplinu, kao što su aluminij i legure lijevanog željeza, metalnim plakatom velike brzine. Uz HS-LMD proces, mogu se formirati vrlo velike površinske brzine na rotacijski simetričnim površinama, do 1500 cm²/min. Istodobno se postižu brzine dodavanja do stotina metara u minuti. Brzo i jednostavno popravite skupe dijelove ili kalupe pomoću laserske metalne obloge u prahu. Velike i male ozljede mogu se popraviti brzo i gotovo bez traga. Također možete promijeniti dizajn. Ovo štedi vrijeme, energiju i materijale. Pogotovo za skupe metale poput nikla ili titana, to se isplati. Tipični primjeri primjene su lopatice turbina, različiti klipovi, ventili, osovine ili matrice.

Tisuće mikro-lasera (VCsels) postavljeno je na jedan čip. Svaki odašiljač opremljen je s 56 takvih čipova, a modul se sastoji od nekoliko odašiljača. Pravokutno područje zračenja može sadržavati milijune mikro-lasera i proizvoditi nekoliko kilovata snage infracrvenog lasera. VCSEL generira blisku infracrvenu zraku s intenzitetom zračenja od 100 W/cm² kroz veliko područje usmjerenog pravokutnog poprečnog presjeka zrake. U principu, ova tehnologija je prikladna za sve industrijske procese gdje je potrebna precizna kontrola površine i temperature. Laserski modul toplinske obrade posebno je prikladan za visokoprecizne i fleksibilne primjene grijanja velikih površina. U usporedbi s tradicionalnim metodama grijanja, ovaj novi proces grijanja nudi veću fleksibilnost, točnost i uštedu troškova.

Tehnologija se može koristiti za brtvljenje baterija u vrećicama kako bi se spriječilo gužvanje aluminijske folije, čime se produljuje vijek trajanja baterije. Također se može koristiti za sušenje ćelijske aluminijske folije, foto infiltrirajućih solarnih panela i preciznu obradu područja koja se griju u određenim materijalima kao što su čelik i silikonske ploče.

Mehanizam tehnologije laserskog poliranja je usko taljenje površine i prekomjerno taljenje površine, oslanjajući se na ponovno taljenje površine i ponovno skrućivanje sloja laserskog taljenja. Kada se metalna površina ozrači dovoljno visokoenergetskim laserom, površina prolazi kroz određeni stupanj taljenja, preraspodjele, te se djelovanjem površinskog vlačnog naprezanja i gravitacije postiže glatka površina prije skrućivanja. Cjelokupna debljina sloja taline manja je od visine korita do vrha vala, tako da se cijeli rastaljeni metal puni u obližnji kanal, pogonska snaga ovog punjenja postiže se kapilarnim efektom, a deblji sloj taline potaknut će tekući metal da teče prema van iz središta bazena taline. Pokretačka snaga je toplinski kapilarni efekt ili Marconijev efekt, koji ga redistribuira.

Slučajevi primjene kao što su lagane optičke komponente velikih teleskopa (osobito zrcala velikih dimenzija i složenih oblika) od materijala silicij karbid keramika. RB-SiC, kao tipičan višefazni materijal visoke tvrdoće, ima tešku tehnologiju površinskog preciznog poliranja i nisku učinkovitost. Modificiranjem RB-SiC površine prethodno obložene Si prahom femtosekundnim laserom, optička površina s površinskom hrapavošću Sq od 4,45 nm može se dobiti nakon samo 4,5 sati poliranja, a učinkovitost poliranja je više od 3 puta veća od one izravnog brušenja poliranja. Lasersko poliranje također se naširoko koristi u poliranju kalupa, CAM-a i turbinskih lopatica.

Ojačavanje laserskim udarom, također poznato kao lasersko utiskivanje, služi za trenutno ozračivanje površine metalnih dijelova s ​​visokom gustoćom energije, visokim fokusom, kratkim pulsnim laserom (λ=1053nm) i površinskog metala (ili apsorpcijskog sloja). stvara eksploziju plazme pod djelovanjem lasera visoke gustoće snage, a udarni val eksplozije prenosi se u unutrašnjost metalnih dijelova ispod sloja ograničenja, tako da površinsko zrno proizvodi kompresivnu plastičnu deformaciju. Učinci površinskog ojačanja kao što su zaostalo tlačno naprezanje i usitnjavanje zrna postižu se na debljoj površini dijelova. U usporedbi s tradicionalnim mehaničkim pjeskarenjem ima sljedeće prednosti:

1. Jaka orijentacija: laser djeluje na metalnu površinu pod kutom koji se može kontrolirati, a učinkovitost pretvorbe energije je visoka, dok je kut udara mehaničkog projektila nasumičan.

2. Velika sila: trenutni tlak koji stvara plazma laserskog pjeskarenja iznosi nekoliko GPa; Velika gustoća snage: vršna gustoća snage laserskog udara doseže nekoliko do desetaka GW/cm2.

3. Dobar integritet površine: laserski udar gotovo da nema učinak raspršivanja na površini, a nakon mehaničkog sačmarenja, topografija površine je oštećena i stvara se koncentracija naprezanja. Maksimalna vrijednost tlačnog naprezanja nakon laserskog udara je bolja. Površinsko zaostalo tlačno naprezanje povećava se za oko 40% ~ 50%, a vijek trajanja od zamora, otpornost na visoke temperature i savijanje izratka su značajno poboljšani. Trenutno se koristi u površinskoj obradi zrakoplova, površinskoj obradi motora zrakoplova i drugim područjima.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju automatskog laserskog stroja za oblaganje, brzog laserskog stroja za oblaganje, stroja za lasersko kaljenje, stroja za lasersko zavarivanje i opreme za laserski 3D ispis. Naši proizvodi su isplativi i prodaju se u zemlji i inozemstvu. Ako ste zainteresirani za naše proizvode, kontaktirajte nas na bob@gshenglaser.com.