Laserska tehnologija je dugo vremena poznata po širokoj upotrebi u zavarivanju, rezanju i označavanju, a tek u ove dvije godine, postupnom popularizacijom laserskog čišćenja, koncept laserske površinske obrade postaje sve više. u fokusu pažnje i pojavio se u glavama ljudi. Laserska obrada na beskontaktni način, visoka fleksibilnost, velika brzina, bez buke, mala toplotno pogođena zona bez oštećenja podloge, bez potrošnog materijala i niskougljičnog okoliša.
Laserska obrada površinezapravo ima vrlo veliki broj kategorija primjene pored laserskog čišćenja, kao što su lasersko poliranje, lasersko oblaganje, lasersko gašenje i tako dalje. Ove metode se koriste za promjenu specifičnih fizičko-hemijskih svojstava površine materijala, na primjer, da se površina obradi u hidrofobnu funkciju, ili laserski impulsi za proizvodnju promjera od oko 10 mikrona, dubine od samo nekoliko mikrona malih udubljenja. , kao način povećanja hrapavosti, poboljšanja adhezije površine i tako dalje.
Pored togalasersko čišćenje, poznajete li sljedeće vrste laserske površinske obrade?
Lasersko gašenje
Lasersko kaljenje je jedno od rješenja za obradu visoko napregnutih i složenih komponenti, omogućavajući veće naprezanje i duži vijek trajanja za dijelove s velikim habanjem, kao što su bregaste osovine i alati za savijanje.
Djeluje tako što zagrijava kožu radnog predmeta koji sadrži ugljik na temperaturu malo ispod temperature topljenja (900 - 1400 stepen, apsorbira se 40 posto snage zračenja), tako da se atomi ugljika u metalnoj rešetki preuređuju ( austenitizacija), a zatim laserski snop stalno zagrijava površinu u smjeru dovoda, a materijal oko laserskog snopa se hladi tako brzo kako se laserski snop kreće da se metalna rešetka ne može vratiti u prvobitni oblik, što rezultira martenzita, što uzrokuje a. To rezultira martenzitom i značajnim povećanjem tvrdoće.
Dubina stvrdnjavanja vanjskih slojeva ugljičnog čelika postignuta laserskim kaljenjem je tipično 0.1-1,5 mm, a može biti 2,5 mm ili više u nekim materijalima. Prednosti u odnosu na konvencionalne metode očvršćavanja su:
1. Ciljani unos topline je ograničen na lokalizirano područje, što rezultira praktički bez iskrivljenja komponenti tokom obrade. Troškovi prerade su smanjeni ili čak potpuno eliminisani;
2. kaljenje čak i na složenim geometrijama i preciznim komponentama, omogućavajući precizno očvršćivanje lokalno ograničenih funkcionalnih površina koje se ne mogu očvrsnuti konvencionalnim metodama kaljenja;
bez izobličenja. Konvencionalni procesi očvršćavanja proizvode izobličenje zbog većeg unosa energije i gašenja, ali tokom laserskog kaljenja unos toplote se može precizno kontrolisati zahvaljujući laserskoj tehnologiji i kontroli temperature. Komponenta ostaje gotovo netaknuta;
Geometrija tvrdoće komponente može se mijenjati brzo i "u hodu". To znači da nema potrebe za konverzijom optike/cijelog sistema.
Laser dlakavost
Lasersko brušenje je jedan od procesnih alata za površinsku modifikaciju metalnih materijala. U procesu strukturiranja, laser stvara pravilno raspoređene geometrije u slojevima ili podlogama kako bi namjerno modificirao tehnička svojstva i razvio nove funkcije. Proces općenito uključuje korištenje laserskog zračenja (obično kratkih impulsa laserske svjetlosti) za generiranje pravilno raspoređenih geometrija na površini na ponovljiv način. Laserski snop topi materijal na kontrolisan način i učvršćuje se u definisanu strukturu odgovarajućim upravljanjem procesom.
Na primjer, hidrofobne površinske strukture omogućavaju da voda teče s površine. Stvaranje submikronskih struktura na površinama ultrakratkim impulsnim laserima omogućava da se ovo svojstvo realizuje, a struktura koja se kreira može se precizno kontrolisati variranjem parametara lasera. Može se ostvariti i suprotan efekat, npr. hidrofilne površine.
Automobilske ploče za farbanje, morate učiniti površinu tanke ploče ravnomjernom distribucijom "mikro-jame" kako biste poboljšali prianjanje boje, sa hiljadama do desetinama hiljada puta u sekundi pulsirajući laserski snop koji se fokusira na površinu upadne rolne na rolnu, u fokusnoj tački na površini rolne da se formira mali rastvorljivi bazen, istovremeno na strani mikrorastvornog bazena koji puše, tako da rastvorljivi bazen rastopljenog materijala prema navedenim zahtevima moguće gomilanje do bazena! Rub formiranja jezičaka u obliku luka, ovi mali jezičci i mikro udubljenja ne samo da mogu poboljšati hrapavost površine materijala kako bi se povećala adhezija boje, već i poboljšana površinska tvrdoća materijala kako bi se produžio vijek trajanja.
Određena svojstva se generiraju laserskim strukturiranjem, kao što su svojstva trenja ili električna i toplinska provodljivost nekih metalnih materijala. Osim toga, lasersko strukturiranje povećava snagu vezivanja i vijek trajanja radnog komada.
U poređenju sa tradicionalnim metodama, lasersko strukturiranje površina je ekološki prihvatljivije i ne zahteva dodatna abrazivna sredstva za pjeskarenje ili hemikalije; ponovljivi i precizni, laseri omogućavaju kontrolisane strukture koje su precizne do mikrona i vrlo lako se repliciraju; nisko održavanje, laseri su beskontaktni i stoga apsolutno ne habaju u poređenju sa mehaničkim alatima koji se brzo troše; i nema potrebe za naknadnom obradom, bez taline ili drugih ostataka obrade na laserski obrađenom dijelu.
Laser Dazzle Surface Finish
Lasersko kaljenje se obično koristi u laserskoj obradi zasljepljujuće površine, također poznatom kao lasersko označavanje boja. Princip procesa je da se materijal za grijanje lasera, metal lokalno zagrijava na nešto ispod svoje tačke topljenja, u odgovarajućim parametrima procesa, u ovom trenutku, struktura kapije će se promijeniti; na površini obratka formirat će se oksidni sloj, ovaj sloj filma u zračenju svjetlosti, interferencija upadne svjetlosti, tako da je u ovom trenutku različite boje za kaljenje, površina sloja generirana ovim slojem šarenog sloja za označavanje, Uz to da nema potrebe za promjenom ugla posmatranja, uzorak označavanja će biti promijenjen iz niza različitih boja.
Ove boje ostaju temperaturno stabilne do cca. 200 stepeni. Na višim temperaturama, kapija se vraća u prvobitno stanje - oznaka nestaje. Kvalitet površine je očuvan. Visok stepen sigurnosti i sljedivosti postiže se u aplikacijama protiv krivotvorenja. Pored nove crne oznake ultrakratkim impulsnim laserima, koja se posljednjih godina udomaćila u području medicinske tehnologije, također je idealno prilagođena za označavanje proizvoda, a time i za jedinstvenu sljedivost prema UDI direktivi.
Lasersko topljenje
To je aditivni proizvodni proces pogodan za metalne i metal-keramičke hibridne materijale. Uz to, 3D geometrije se mogu kreirati ili modificirati. Koristeći ovu metodu proizvodnje, laseri se također mogu koristiti za popravku ili premazivanje. Dakle, u sektoru vazduhoplovstva, aditivna proizvodnja se koristi za popravku lopatica turbina.
U izradi alata i kalupa, napukli ili istrošeni rubovi i oblikovane funkcionalne površine mogu se popraviti, pa čak i lokalno armirati. Kako bi se spriječilo habanje i korozija, mjesta ležaja, valjci ili hidraulične komponente su premazani energetskom tehnologijom ili petrohemijom. Aditivna proizvodnja se također koristi u proizvodnji automobila. Ovdje su modificirane brojne komponente.
U konvencionalnoj laserskoj metalnoj oblogi, laserska zraka prvo lokalno zagrijava radni komad, a zatim formira rastopljeni bazen. Fini metalni prah se zatim raspršuje iz mlaznice glave za lasersku obradu direktno u rastopljeni bazen. Tokom laserskog topljenja metala velikom brzinom, čestice praha su već zagrejane skoro do temperature topljenja iznad površine podloge. Kao rezultat, potrebno je manje vremena za otapanje čestica praha.
Efekat: značajno povećanje brzine procesa. Zbog manjih toplotnih efekata, lasersko topljenje metala velikom brzinom omogućava i oblaganje materijala koji su veoma osetljivi na toplotu, kao što su legure aluminijuma i legure livenog gvožđa. Sa HS-LMD postupkom, visoke površinske brzine do 1500 cm²/min mogu se postići na rotaciono simetričnim površinama, dok se brzina pomaka može ostvariti do nekoliko stotina metara u minuti.
Skupi dijelovi ili kalupi mogu se brzo i jednostavno popraviti laserskim laserskim oblaganjem metala. Oštećenja, velika ili mala, mogu se popraviti brzo i gotovo bez tragova. Moguće su i promjene dizajna. Ovo štedi vrijeme, energiju i materijal. Naročito za skupe metale kao što su nikl ili titanijum, prilično je isplativo. Tipični primjeri primjene su lopatice turbina, razni klipovi, ventili, osovine ili kalupi.
Termička obrada laserom
Hiljade minijaturnih lasera (VCSEL) su montirane na jednom čipu. Svaki emiter je opremljen sa 56 takvih čipova, dok se modul sastoji od nekoliko emitera. Pravougaona zona zračenja može sadržavati milione mikro-lasera i može proizvesti nekoliko kilovata snage infracrvenog lasera.
VCSEL generišu bliske infracrvene snopove sa intenzitetom zračenja od 100 W/cm² pomoću velikog, usmerenog pravougaonog poprečnog preseka snopa. U principu, ova tehnologija je pogodna za sve industrijske procese koji zahtijevaju izuzetno preciznu kontrolu površine i temperature.
Moduli za lasersku termičku obradu posebno su pogodni za aplikacije grijanja velikih površina gdje se zahtijevaju preciznost i fleksibilnost. U poređenju sa konvencionalnim metodama grijanja, ovaj novi proces grijanja nudi veći stepen fleksibilnosti, preciznosti i uštede.
Tehnologija se može koristiti za zaptivanje ćelija u vrećicama kako bi se spriječilo nabiranje folije, čime se produžava vijek trajanja ćelija. Također se može koristiti u aplikacijama kao što su sušenje ćelijskih folija, svjetlosna impregnacija solarnih panela i precizna obrada područja koje se grije za specifične materijale kao što su čelične i silikonske pločice.
Lasersko poliranje
Mehanizam odtehnologija laserskog poliranjaje površinska uska fuzija i površina preko fuzije, koja se oslanja na pretapanje površine i ponovno očvršćavanje laserski pretopljenog sloja. Kada se metalna površina ozrači laserom sa dovoljno visokom energijom, površina se podvrgava određenom stepenu ponovnog topljenja i preraspodjele, a glatke površine se postižu površinskim vlačnim naponima i gravitacijom prije skrućivanja.
Celokupna debljina sloja topljenja je manja od visine od korita do vrha, čime se omogućava da ceo rastopljeni metal ispuni obližnja korita, a pokretačka sila za ovo punjenje je kapilarni efekat, dok deblji sloj topljenja indukuje tečni metal da teče prema van iz središta bazena taline, a pokretačka snaga za redistribuciju je termo-kapilarni efekat ili Markonijev efekat.
Primeri primene kao što je keramika od silicijum karbida, materijala za lagane i velike optičke komponente teleskopa (naročito ogledala velikih dimenzija i složenog oblika). RB-SiC, kao tipičan materijal visoke tvrdoće, složene faze, ima težak i neefikasan tehnika za precizno poliranje površina. Modifikacijom površine RB-SiC prethodno obložene Si prahom femtosekundnim laserom, optička površina površinske hrapavosti Sq od 4,45 nm može se dobiti nakon samo 4,5 sata poliranja, što poboljšava efikasnost poliranja za više od tri puta u poređenju sa direktno brušenje i poliranje. Lasersko poliranje se također široko koristi u poliranju kalupa, bregova i lopatica turbina.
Lasersko miniranje
Lasersko pjeskarenje, poznato i kao lasersko pjeskarenje, je zračenje površine metalnih dijelova, površinskog metala (ili apsorpcionog sloja) visoke gustine energije, visokog fokusa, kratkih impulsa (λ=1053 nm). velika gustina snage uloge lasera u trenutnom formiranju plazma eksplozije, eksplozija udarnog vala u ograničenjima na graničnom sloju metalnih dijelova unutar prijenosa tako da površinski sloj zrna proizvodi kompresivnu plastičnu deformaciju u površini sloj dijelova u debljem rasponu. Dobiti zaostalo tlačno naprezanje, prefinjenost zrna i druge efekte površinskog ojačanja. U poređenju sa tradicionalnim mehaničkim peskarenjem, ima sledeće prednosti
1. Jaka usmerenost: laser deluje na metalnu površinu pod kontrolisanim uglom, sa visokom efikasnošću konverzije energije, dok je ugao udara mehaničkog projektila slučajan;
2. Velika sila: prasak plazme laserskog pjeskarenja generiran trenutnim pritiskom do nekoliko GPa; gustina snage: vršna gustina snage laserskog udara dostiže nekoliko desetina GW/cm2;
Dobar površinski integritet: laserski udar na površinu gotovo da nema efekta raspršivanja, a nakon mehaničkog brizganja, morfologija površine se oštećuje i stvara koncentraciju naprezanja.
Laserski udar nakon maksimalne vrijednosti tlačnog naprezanja je bolji, površinsko zaostalo tlačno naprezanje je povećano za oko 40 posto do 50 posto, vijek trajanja zamora obratka, otpornost na visoke temperature i kalupljenje savijanja i drugi srodni pokazatelji numeričke vrijednosti su značajno poboljšani . Trenutno se primenjuje u oblasti površinske obrade aviona, površinske obrade aeromotora i tako dalje.
