Ilgą laiką lazerinės technologijos buvo žinomos dėl plačiai paplitusio suvirinimo, pjovimo ir žymėjimo. Per pastaruosius dvejus metus, palaipsniui populiarėjant valymui lazeriu, paviršiaus apdorojimo lazeriu koncepcija vis labiau atsidūrė žmonių dėmesio centre ir atsirasdavo žmonių galvose. Lazerinis apdorojimas yra nekontaktinis, labai lankstus, greitas ir netriukšmingas, su maža šilumos poveikio zona, nepažeidžiamas pagrindas, nėra eksploatacinių medžiagų, aplinkai nekenksmingas ir mažai anglies išskiriantis.
Be valymo lazeriu, paviršiaus apdorojimas lazeriu iš tikrųjų turi daugybę pritaikymo kategorijų, tokių kaip poliravimas lazeriu, dengimas lazeriu, gesinimas lazeriu ir kt. Šie metodai naudojami specifinėms fizinėms ir cheminėms medžiagos paviršiaus savybėms pakeisti, pvz., paviršiaus apdorojimui. hidrofobinis, arba naudojant lazerio impulsus, kad būtų sukurtos mažos įdubos, kurių skersmuo yra apie 10 mikronų ir tik kelių mikronų gylis, kad padidėtų šiurkštumas ir sustiprintas paviršiaus sukibimas.
Be valymo lazeriu, ar žinote šiuos paviršiaus apdorojimo lazeriu būdus?
01. Gesinimas lazeriu
Gesinimas lazeriu yra vienas iš sprendimų apdirbant sudėtingas didelio įtempimo dalis. Dėl to labai susidėvėjusios dalys, pvz., skirstomieji velenai ir lenkimo įrankiai, gali atlaikyti didesnį įtempimą ir prailginti tarnavimo laiką.
Jo principas yra pertvarkyti anglies atomus metalo gardelėje (austenizacija), kaitinant anglies turinčio ruošinio paviršių iki šiek tiek žemiau lydymosi temperatūros (sugeriama 900-1400 laipsnio 40 % švitinimo galios), o tada lazerio spindulys stabiliai šildo paviršių tiekimo kryptimi. Kai lazerio spindulys juda, aplinkinė medžiaga greitai atvėsta, o metalinė grotelė negali grįžti į pradinę formą, todėl susidaro martensitas, kuris žymiai padidina kietumą.
Išorinio anglinio plieno sluoksnio grūdinimo gylis, pasiekiamas grūdinant lazeriu, paprastai yra 0.1-1,5 mm, o kai kuriose medžiagose gali būti 2,5 mm ar daugiau. Palyginti su tradiciniais gesinimo būdais, jo pranašumai yra šie:
1. Tikslinė šilumos įvestis yra apribota toje pačioje srityje, todėl apdorojimo metu beveik nėra komponentų deformacijos. Perdirbimo išlaidos sumažinamos arba net visiškai pašalinamos:
2. Jis taip pat gali sukietėti ant sudėtingų geometrinių paviršių ir tikslių dalių, taip pat gali pasiekti tikslų lokaliai ribotų funkcinių paviršių sukietėjimą, kurio negalima užgesinti tradiciniais grūdinimo būdais:
3. Jokių iškraipymų. Tradiciniai grūdinimo procesai sukelia deformacijas dėl didesnio energijos sąnaudų ir grūdinimo, tačiau lazerinio grūdinimo procesuose šilumos patekimas gali būti tiksliai kontroliuojamas dėl lazerinės technologijos ir temperatūros kontrolės. Komponentas išlieka beveik pradinėje būsenoje:
4. Komponento kietumo geometrija gali būti pakeista „akimirksniu“. Tai reiškia, kad nereikia konvertuoti optikos/visos sistemos.
02. Lazerinis tekstūravimas
Lazerinis tekstūravimas yra viena iš metalinių medžiagų paviršiaus modifikavimo procesų. Struktūravimo proceso metu lazeris sukuria reguliariai išdėstytas geometrijas sluoksnyje ar substrate, kad tikslingai pakeistų technines savybes ir sukurtų naujas funkcijas. Apytikslis procesas yra naudojant lazerio spinduliuotę (dažniausiai trumpų impulsų lazerius), kad būtų galima generuoti reguliariai išdėstytas geometrines paviršių atkuriamu būdu. Lazerio spindulys kontroliuojamai išlydo medžiagą ir tinkamai valdant procesą sukietėja į apibrėžtą struktūrą.
Pavyzdžiui, hidrofobinė paviršiaus struktūra leidžia vandeniui nutekėti nuo paviršiaus. Šią savybę galima pasiekti sukuriant submikronines struktūras ant paviršiaus ultratrumpų impulsų lazeriais, o kuriamą struktūrą galima tiksliai valdyti keičiant lazerio parametrus. Taip pat galima pasiekti priešingą efektą, pavyzdžiui, hidrofilinį paviršių:
Dažant automobilių plokštes, plonos plokštės paviršiuje turi būti tolygiai paskirstytos „mikroduobės“, kad būtų pagerintas dažų sukibimas. Impulsinis lazerio spindulys, kurio dažnis yra nuo tūkstančių iki dešimčių tūkstančių kartų per sekundę, sufokusuojamas ir patenka į volelio paviršių. Fokusavimo taške ant riedėjimo paviršiaus susidaro mažytis lydalo telkinys. Tuo pačiu metu mažytis lydalo baseinas pučiamas į šoną, kad lydalo baseine esantis lydalas kuo daugiau susikauptų iki lydalo baseino krašto pagal nurodytus reikalavimus, kad susidarytų lanko formos viršūnė. Šie maži įdubimai ir mikro duobutės gali ne tik padidinti medžiagos paviršiaus šiurkštumą ir padidinti dažų sukibimą, bet ir padidinti medžiagos paviršiaus kietumą bei pailginti tarnavimo laiką.
Kai kurios charakteristikos sukuriamos struktūrizuojant lazeriu, pavyzdžiui, kai kurių metalinių medžiagų trinties charakteristikos arba elektros ir šilumos laidumas. Be to, lazerinis struktūravimas taip pat padidina ruošinio sukibimo stiprumą ir tarnavimo laiką.
Shuishang Boguang
Palyginti su tradiciniais metodais, paviršiaus struktūrizavimas lazeriu yra draugiškesnis aplinkai ir nereikalauja papildomų smėliavimo priemonių ar chemikalų: Pakartojamas ir tikslus lazeris pasiekia kontroliuojamą struktūrą, tikslią iki mikronų ir yra labai lengva atkartoti: Nereikalauja priežiūros, palyginti su mechaniniais įrankiais, kurie greitai nusidėvi, lazeris yra nekontaktinis, todėl visiškai nesidėvi: nereikia jokio papildomo apdorojimo, ant lazeriu apdorotų dalių nelieka lydalo ar kitų apdorojimo likučių.
03. Lazerinis spalvingas paviršiaus apdorojimas
Lazerinis grūdinimas dažnai naudojamas lazeriniam spalvotam paviršiaus apdorojimui, taip pat žinomas kaip lazerinis spalvų žymėjimas. Proceso principas yra tas, kad kai lazeris šildo medžiagą, metalas įkaista iki šiek tiek žemiau jo lydymosi temperatūros. Esant atitinkamiems proceso parametrams, pasikeis vartų struktūra: ruošinio paviršiuje susidarys oksido sluoksnis. Kai ši plėvelė yra veikiama šviesos, krintanti šviesa trukdo, kad šiuo metu atsirastų įvairių grūdinimo spalvų. Spalvingas žymėjimo sluoksnis ant paviršiaus keičiasi skirtingais žiūrėjimo kampais. Ženklo raštas taip pat pasikeis į įvairias skirtingas spalvas. Šios spalvos išlieka stabilios maždaug iki 200 "C temperatūroje. Esant aukštesnei temperatūrai, vartai grįš į pradinę būseną - žymėjimas išnyks. Paviršiaus kokybė bus visiškai išsaugota. Jis turi aukštą saugumo ir atsekamumo laipsnį anti- padirbinėjimo programos Pastaraisiais metais jis buvo brandžiai naudojamas medicinos technologijų srityje. Be naujo juodo žymėjimo ultratrumpų impulsų lazeriais, jis taip pat labai tinka gaminių identifikavimui, todėl pasiekiamas unikalus atsekamumas pagal UDI direktyvą.
04. Lazerinis dengimas
Tai priedų gamybos procesas, tinkamas metalo ir metalo keramikos hibridinėms medžiagoms. Tai gali būti naudojama kuriant arba modifikuojant 3D geometrijas. Lazeris taip pat gali būti naudojamas joms taisyti arba padengti naudojant šį gamybos būdą. Todėl aviacijos ir kosmoso sektoriuje priedų gamyba naudojama turbinų menčių remontui.
Įrankių ir štampų gamyboje lūžę ar susidėvėję briaunos ir suformuoti funkciniai paviršiai gali būti pataisyti ar net šarvuoti. Energetikos technologijose arba naftos chemijos pramonėje guoliai, ritinėliai ar hidrauliniai komponentai yra padengti, kad apsaugotų nuo nusidėvėjimo ir korozijos. Priedų gamyba taip pat naudojama automobilių statyboje. Čia modifikuojama daugybė komponentų.
Įprasto metalo nusodinimo lazeriu metu lazerio spindulys pirmiausia įkaitina ruošinį lokaliai ir tada suformuoja išlydytą baseiną. Tada iš lazerinio apdorojimo galvutės antgalio smulkūs metalo milteliai purškiami tiesiai į išlydytą baseiną. Didelės spartos lazerinio metalo nusodinimo metu miltelių dalelės jau yra įkaitintos iki beveik lydymosi temperatūros virš pagrindo paviršiaus. Todėl miltelių dalelėms ištirpinti reikia mažiau laiko.
Poveikis: žymiai padidino proceso greitį. Dėl sumažėjusio šiluminio poveikio labai jautrios šilumai medžiagos, tokios kaip aliuminio lydiniai ir ketaus lydiniai, taip pat gali būti padengtos naudojant greitąjį metalo nusodinimą lazeriu. Naudojant HS-LMD procesą, ant sukimosi simetriškų paviršių galima pasiekti didelį paviršiaus greitį iki 1500 aps./min. cm/min. Tuo pačiu metu pasiekiamas tiekimo greitis iki kelių šimtų metrų per minutę.
Greitai ir lengvai pataisykite brangius komponentus ar formas naudodami miltelinį nusodinimą lazeriu. Visų dydžių pažeidimus galima greitai ir beveik nepaliekant žymės. Taip pat galimi dizaino pakeitimai. Tai taupo laiką, energiją ir medžiagas. Tai ypač naudinga brangiems metalams, tokiems kaip nikelis ar titanas. Tipiški panaudojimo pavyzdžiai yra turbinų mentės, įvairūs stūmokliai, vožtuvai, velenai ar formos.
05. Terminis apdorojimas lazeriu
Tūkstančiai mikro lazerių (VCSEL) sumontuoti vienoje lustoje. Kiekvienas emiteris turi 56 tokius lustus, o modulį sudaro keli emitteriai. Stačiakampiame spinduliuotės lauke gali būti milijonai mikro lazerių ir gali būti keli kilovatai infraraudonųjų spindulių lazerio galios.
VCSEL generuoja artimųjų infraraudonųjų spindulių spindulius, kurių spinduliuotės intensyvumas yra 100 W/cm² ir didelis kryptinis stačiakampis pluošto skerspjūvis. Iš esmės ši technologija tinka visiems pramoniniams procesams, kuriems reikalingas itin didelis paviršiaus ir temperatūros kontrolės tikslumas.
Lazerinio terminio apdorojimo moduliai ypač tinka didelio ploto šildymui, kuriam keliami dideli ir lankstūs reikalavimai. Palyginti su tradiciniais šildymo būdais, šis naujas šildymo procesas pasižymi didesniu lankstumu, tikslumu ir taupo išlaidas.
Ši technologija gali būti naudojama maišelio tipo elementams sandarinti, kad aliuminio folija nesusiglamžytų ir taip pailgėtų akumuliatoriaus tarnavimo laikas. Jis taip pat gali būti naudojamas baterijų aliuminio folijai džiovinti, šviesai sugerti saulės kolektorius ir tiksliai apdoroti konkrečių medžiagų (pvz., plieno ir silicio plokštelių) šildymo sritį.
06. Lazerinis poliravimas
Lazerinio poliravimo technologijos mechanizmas yra paviršiaus siauras lydymas ir paviršiaus perlydimas, pagrįstas paviršiaus perlydymu ir lazeriu išlydyto sluoksnio pakartotiniu sukietėjimu. Kai metalo paviršius apšvitinamas pakankamai didelės energijos lazeriu, jo paviršius tam tikru laipsniu perlydomas ir persiskirsto, o veikiant paviršiaus tempimui ir gravitacijai, prieš kietėjimą pasiekiamas lygus paviršius.
Visas išlydyto sluoksnio storis yra mažesnis nei aukštis nuo lovelio iki smailės, todėl visas išlydytas metalas supilamas į šalia esantį lovelį. Šio užpildymo varomoji jėga pasiekiama dėl kapiliarinio efekto, o dėl storesnio sluoksnio skystas metalas ištekės iš išlydyto baseino centro. Varomoji jėga yra terminis kapiliarinis efektas arba Marconi efektas, kad jį būtų galima perskirstyti.
Shuici Bieguang
Naudojimo atvejai apima silicio karbido keramiką, kuri naudojama kaip šviesos ir didelių teleskopų (ypač didelių ir sudėtingų formų atšvaitų) optiniai komponentai. RB-SiC yra tipiška didelio kietumo sudėtingos fazės medžiaga, o jos paviršiaus tikslumo poliravimo technologija yra sudėtinga ir neefektyvi. Si milteliais padengto RB-SiC paviršius modifikuojamas femtosekundiniu lazeriu. Jau po 4,5 valandos poliravimo galima gauti optinį paviršių, kurio paviršiaus šiurkštumas Sq yra 4,45 nm. Palyginti su tiesioginiu šlifavimu ir poliravimu, poliravimo efektyvumas padidėja daugiau nei 3 kartus. Lazerinis poliravimas taip pat plačiai naudojamas formų, kumštelių ir turbinų menčių poliravimui.
07. Šveitimas lazeriu
Lazerio smūgio stiprinimas, taip pat žinomas kaip lazerinis šveitimas, yra metalinių dalių paviršiaus apšvitinimas didelio energijos tankio, didelio fokusavimo, trumpo impulso lazeriu (λ=1053 nm). Paviršinis metalas (arba sugeriantis sluoksnis) veikiant didelio galingumo tankio lazeriui, akimirksniu sudaro plazmos sprogimą. Sprogimo smūgio banga perduodama į metalinės dalies vidų, veikiant suvaržymo sluoksniui, todėl paviršiaus grūdeliai sukelia gniuždomąją plastinę deformaciją ir gaunami liekamieji gniuždymo įtempiai, grūdelių rafinuotumas ir kiti paviršių stiprinantys efektai storesnėje srityje. dalies paviršius. Palyginti su tradiciniu mechaniniu šratavimu, jis turi šiuos privalumus:
1. Stiprus kryptingumas: lazeris veikia metalinį paviršių valdomu kampu, su dideliu energijos konversijos efektyvumu, o mechaninio sviedinio smūgio kampas yra atsitiktinis:
2. Didelė jėga: momentinis slėgis, sukuriamas plazminio pūtimo lazeriu, siekia kelis GPa: Didelis galios tankis: didžiausias lazerio smūgio galios tankis siekia nuo kelių iki dešimčių GW//cm2:
3. Geras paviršiaus vientisumas: Lazerio smūgis beveik neturi paviršiaus purškimo poveikio, o po mechaninio šratavimo pažeidžiama paviršiaus morfologija ir susidaro įtempių koncentracija.
Maksimali gniuždymo įtempio vertė po lazerio smūgio yra geresnė, o paviršiaus liekamasis gniuždymo įtempis padidėja apie 40% ~ 50%, o tai žymiai pagerina susijusių rodiklių, tokių kaip nuovargio tarnavimo laikas, atsparumas aukštai temperatūrai ir lenkimo formavimas. ruošinys. Jis buvo taikomas orlaivių paviršiaus apdorojimo ir aviacinių variklių paviršiaus apdorojimo srityse.
