Dziesięć zastosowań technologii laserowej w obróbce powierzchni

Dziesięć zastosowań technologii laserowej w obróbce powierzchni

Laserowa obróbka powierzchni to technologia, która wykorzystuje wiązkę lasera o dużej mocy do bezdotykowego nagrzewania powierzchni materiału i realizuje modyfikację jej powierzchni poprzez przewodzące chłodzenie samej powierzchni materiału.Korzystne jest polepszenie właściwości mechanicznych i fizycznych powierzchni materiału, a także odporności na zużycie, odporności na korozję i odporności zmęczeniowej części.W ostatnich latach technologie laserowej obróbki powierzchni, takie jak czyszczenie laserowe, hartowanie laserowe, stapianie laserowe, wzmacnianie udarowe laserem i wyżarzanie laserowe, a także napawanie laserowe, laserowy druk 3D, galwanizacja laserowa i inne technologie wytwarzania przyrostowego laserem, otworzyły szerokie perspektywy zastosowań .

obróbka powierzchniowa 1

1. Czyszczenie laserowe

Czyszczenie laserowe to szybko rozwijająca się nowa technologia czyszczenia powierzchni, która wykorzystuje wysokoenergetyczną, impulsową wiązkę lasera do naświetlania powierzchni przedmiotu obrabianego, dzięki czemu brud, cząstki lub powłoka na powierzchni mogą natychmiast odparować lub rozszerzyć się, osiągając w ten sposób proces czyszczenia i oczyszczenie.Czyszczenie laserowe dzieli się głównie na usuwanie rdzy, usuwanie oleju, usuwanie farby, usuwanie powłok i inne procesy;Stosowany jest głównie do czyszczenia metali, czyszczenia zabytków kultury, czyszczenia architektury itp. Opierając się na jego wszechstronnych funkcjach, dokładnym i elastycznym przetwarzaniu, wysokiej wydajności i oszczędności energii, ekologicznej ochronie środowiska, braku uszkodzeń podłoża, inteligencji, dobrej jakości czyszczenia, bezpieczeństwo, szerokie zastosowanie oraz inne cechy i zalety, staje się coraz bardziej popularny w różnych dziedzinach przemysłu.

W porównaniu z tradycyjnymi metodami czyszczenia, takimi jak mechaniczne czyszczenie cierne, chemiczne czyszczenie korozyjne, czyszczenie silnym uderzeniem płynnymi ciałami stałymi, czyszczenie ultradźwiękowe o wysokiej częstotliwości, czyszczenie laserowe ma oczywiste zalety.

2. Hartowanie laserowe

Hartowanie laserowe wykorzystuje laser wysokoenergetyczny jako źródło ciepła, dzięki czemu powierzchnia metalu szybko się nagrzewa i chłodzi.Proces hartowania kończy się natychmiast, aby uzyskać wysoką twardość i bardzo drobną strukturę martenzytu, poprawić twardość i odporność powierzchni metalu na zużycie oraz wytworzyć naprężenia ściskające na powierzchni, aby poprawić odporność zmęczeniową.Do podstawowych zalet tego procesu zalicza się małą strefę wpływu ciepła, małe odkształcenia, wysoki stopień automatyzacji, dobrą elastyczność selektywnego hartowania, wysoką twardość rafinowanych ziaren i inteligentną ochronę środowiska.Na przykład plamkę lasera można regulować w celu wygaszania dowolnej pozycji szerokości;Po drugie, głowica laserowa i wieloosiowe połączenie robota mogą hartować wyznaczony obszar skomplikowanych części.Dla innego przykładu hartowanie laserowe jest niezwykle gorące i szybkie, a naprężenia hartownicze i odkształcenia są niewielkie.Odkształcenie przedmiotu obrabianego przed i po hartowaniu laserowym można prawie zignorować, dlatego szczególnie nadaje się do obróbki powierzchni części o wysokich wymaganiach dotyczących precyzji.

Obecnie hartowanie laserowe jest z powodzeniem stosowane do wzmacniania powierzchni wrażliwych części w przemyśle samochodowym, przemyśle form, narzędzi metalowych i przemyśle maszynowym, szczególnie w celu poprawy żywotności wrażliwych części, takich jak koła zębate, powierzchnie wałów, prowadnice, szczęki i formy.Charakterystyka hartowania laserowego jest następująca:

(1) Hartowanie laserowe to proces szybkiego nagrzewania i samowzbudnego chłodzenia, który nie wymaga utrzymywania ciepła w piecu ani hartowania w chłodziwie.Jest to wolny od zanieczyszczeń, ekologiczny i przyjazny dla środowiska proces obróbki cieplnej, w którym można łatwo zastosować równomierne hartowanie na powierzchni dużych form;

(2) Ponieważ prędkość nagrzewania lasera jest duża, strefa wpływu ciepła jest mała, a hartowanie przy skanowaniu powierzchni, to znaczy natychmiastowe lokalne hartowanie poprzez ogrzewanie, odkształcenie obrabianej matrycy jest bardzo małe;

(3) Ze względu na mały kąt rozbieżności wiązki laserowej ma dobrą kierunkowość i może dokładnie miejscowo hartować powierzchnię formy poprzez system światłowodowy;

(4) Głębokość warstwy hartowanej podczas hartowania powierzchni laserem wynosi zazwyczaj 0,3-1,5 mm.

3. Wyżarzanie laserowe

Wyżarzanie laserowe to proces obróbki cieplnej, w którym wykorzystuje się laser do podgrzania powierzchni materiału, wystawienia materiału na działanie wysokiej temperatury przez długi czas, a następnie powolnego chłodzenia.Głównym celem tego procesu jest uwolnienie naprężeń, zwiększenie plastyczności i wytrzymałości materiału oraz wytworzenie specjalnej mikrostruktury.Charakteryzuje się możliwością regulacji struktury osnowy, zmniejszania twardości, uszlachetniania ziaren i eliminacji naprężeń wewnętrznych.W ostatnich latach technologia wyżarzania laserowego stała się także nowym procesem w przemyśle przetwórstwa półprzewodników, który może znacznie poprawić integrację układów scalonych.

4. Wzmocnienie szokowe laserem

Technologia laserowego wzmacniania uderzeniowego to nowa i zaawansowana technologia, która wykorzystuje plazmową falę uderzeniową generowaną przez silną wiązkę lasera w celu poprawy odporności na zmęczenie, zużycie i korozję materiałów metalowych.Ma wiele wyjątkowych zalet, takich jak brak strefy wpływu ciepła, wysoka efektywność energetyczna, bardzo wysoka szybkość odkształcania, duża sterowalność i niezwykły efekt wzmacniający.Jednocześnie wzmocnienie szokiem laserowym charakteryzuje się głębszymi szczątkowymi naprężeniami ściskającymi, lepszą mikrostrukturą i integralnością powierzchni, lepszą stabilnością termiczną i dłuższą żywotnością.W ostatnich latach technologia ta osiągnęła szybki rozwój i odgrywa ogromną rolę w przemyśle lotniczym, obronnym i wojskowym oraz w innych dziedzinach.Ponadto powłoka służy głównie do ochrony przedmiotu obrabianego przed oparzeniami laserowymi i zwiększenia absorpcji energii lasera.Obecnie powszechnie stosowanymi materiałami powłokowymi są czarna farba i folia aluminiowa.

śrutowanie laserowe (LP), zwane także śrutowaniem laserowym (LSP), to proces stosowany w dziedzinie inżynierii powierzchni, czyli wykorzystanie impulsowych wiązek laserowych o dużej mocy do generowania naprężeń własnych w materiałach w celu poprawy odporności na zużycie (takich jak odporność na zużycie i odporność na zmęczenie) powierzchni materiałów lub w celu poprawy wytrzymałości cienkich odcinków materiałów w celu zwiększenia twardości powierzchni materiałów.

W przeciwieństwie do większości zastosowań związanych z obróbką materiałów, LSP nie wykorzystuje mocy lasera do obróbki cieplnej, aby osiągnąć pożądany efekt, ale wykorzystuje uderzenie wiązki do obróbki mechanicznej.Wiązka laserowa dużej mocy służy do oddziaływania na powierzchnię docelowego przedmiotu za pomocą krótkiego impulsu o dużej mocy.

Wiązka światła uderza w metalowy przedmiot, natychmiast odparowuje go do postaci cienkiej plazmy i wywiera na obrabiany przedmiot ciśnienie fali uderzeniowej.Czasami do przedmiotu obrabianego dodaje się cienką warstwę nieprzezroczystego materiału okładzinowego, aby zastąpić parowanie metalu.Aby wytworzyć ciśnienie, do wychwytywania plazmy (zwykle wody) stosuje się inne przezroczyste materiały okładzinowe lub bezwładnościowe warstwy interferencyjne.

Plazma wytwarza efekt fali uderzeniowej, zmienia kształt mikrostruktury powierzchni przedmiotu obrabianego w miejscu uderzenia, a następnie generuje reakcję łańcuchową rozszerzania i ściskania metalu.Głębokie naprężenia ściskające powstające w wyniku tej reakcji mogą wydłużyć żywotność elementu.

5. Stopowanie laserowe

Stopowanie laserowe to nowa technologia modyfikacji powierzchni, którą można zastosować do przygotowania amorficznych, wzmocnionych nanokrystalicznie powłok kompozytowych cermetalowych na powierzchni części konstrukcyjnych w zależności od różnych warunków eksploatacji materiałów lotniczych oraz charakterystyki nagrzewania i szybkości kondensacji wiązką lasera o wysokiej gęstości energii, dzięki czemu aby osiągnąć cel modyfikacji powierzchni materiałów lotniczych.W porównaniu z technologią stopowania laserowego, technologia napawania laserowego charakteryzuje się małym stosunkiem rozcieńczenia podłoża do jeziorka stopionego, małą strefą wpływu ciepła, małą deformacją termiczną przedmiotu obrabianego i małą szybkością złomowania przedmiotu obrabianego po obróbce napawania laserowego.Napawanie laserowe może znacznie poprawić właściwości powierzchni materiałów i naprawić zużyte materiały.Charakteryzuje się wysoką wydajnością, dużą szybkością, ekologiczną ochroną środowiska i brakiem zanieczyszczeń oraz dobrą wydajnością przedmiotu obrabianego po obróbce.

obróbka powierzchniowa 26. Napawanie laserowe

Technologia napawania laserowego to także jedna z nowych technologii modyfikacji powierzchni, reprezentująca kierunek rozwoju i poziom inżynierii powierzchni.Technologia napawania laserowego stała się gorącym punktem badawczym w zakresie modyfikacji powierzchni stopów tytanu ze względu na jej zalety w postaci wolnego od zanieczyszczeń i metalurgicznego połączenia powłoki z podłożem.Nakładanie laserowe powłoki ceramicznej lub powłoki kompozytowej wzmocnionej cząstkami ceramicznymi to skuteczny sposób na poprawę odporności powierzchni stopu tytanu na zużycie.W zależności od rzeczywistych warunków pracy wybierz odpowiedni system materiałów, a technologia napawania laserowego może osiągnąć najlepsze wymagania procesowe.Technologia napawania laserowego umożliwia naprawę różnych uszkodzonych części, takich jak łopaty silników lotniczych.

Różnica między laserowym stopowaniem powierzchni a laserowym napawaniem powierzchni polega na tym, że laserowe stapianie powierzchni polega na całkowitym wymieszaniu dodanych pierwiastków stopowych i warstwy powierzchniowej podłoża w stanie ciekłym, tworząc warstwę stopu;Laserowe napawanie powierzchniowe ma na celu stopienie całej powłoki wstępnej i mikrostopienie powierzchni podłoża, tak aby warstwa okładziny i materiał podłoża tworzyły połączenie metalurgiczne i utrzymywały skład warstwy okładziny w zasadzie niezmieniony.Technologia stopowania laserowego i napawania laserowego stosowana jest głównie w celu poprawy odporności na zużycie powierzchniowe, odporności na korozję i odporności na stopniowanie stopów tytanu.

Obecnie technologia napawania laserowego znalazła szerokie zastosowanie w naprawie i modyfikacji powierzchni metalowych.Jednakże, chociaż tradycyjne napawanie laserowe ma zalety i cechy elastycznej obróbki, naprawy o specjalnym kształcie, dodatku zdefiniowanego przez użytkownika itp., jego wydajność pracy jest niska i nadal nie jest w stanie spełnić wymagań szybkiej produkcji i przetwarzania na dużą skalę w niektóre pola produkcyjne.Aby sprostać potrzebom masowej produkcji i poprawić efektywność napawania, powstała technologia szybkiego napawania laserowego.

Technologia szybkiego napawania laserowego umożliwia uzyskanie zwartej i wolnej od defektów warstwy okładziny.Jakość powierzchni warstwy okładzinowej jest zwarta, metalurgiczna przyczepność do podłoża, brak wad otwartych, a powierzchnia jest gładka.Można go obrabiać nie tylko na korpusie obrotowym, ale także na płaskiej i złożonej powierzchni.Dzięki ciągłej optymalizacji technicznej technologia ta może być szeroko stosowana w przemyśle węglowym, metalurgicznym, platformach wiertniczych, papiernictwie, sprzęcie AGD, samochodach, statkach, przemyśle naftowym i lotniczym oraz stać się ekologicznym procesem regeneracji, który może zastąpić tradycyjną technologię galwanizacji.

7. Grawerowanie laserowe

Grawerowanie laserowe to proces obróbki laserowej wykorzystujący technologię CNC do rzutowania wiązki lasera o wysokiej energii na powierzchnię materiału i wykorzystujący efekt termiczny generowany przez laser do tworzenia wyraźnych wzorów na powierzchni materiału.Fizyczna denaturacja topienia i zgazowania materiałów do obróbki pod napromienianiem grawerowania laserowego może umożliwić grawerowanie laserowe w celu osiągnięcia celów przetwarzania.Grawerowanie laserowe polega na użyciu lasera do grawerowania słów na przedmiocie.Słowa wyrzeźbione tą technologią nie mają żadnych wyszczerbień, powierzchnia przedmiotu jest gładka i płaska, a charakter pisma nie jest zatarty.Jego cechy i zalety obejmują: bezpieczeństwo i niezawodność;Precyzyjny i skrupulatny, precyzja może osiągnąć 0,02 mm;Oszczędzaj ochronę środowiska i materiały podczas przetwarzania;Grawerowanie z dużą prędkością i dużą prędkością zgodnie z rysunkami wyjściowymi;Niski koszt, nieograniczony ilością przetwarzania itp.

obróbka powierzchniowa 3

8. Laserowy druk 3D

W procesie zastosowano technologię napawania laserowego, która wykorzystuje laser do napromieniania przepływu proszku transportowanego przez dyszę w celu bezpośredniego stopienia prostej substancji lub proszku stopowego.Po opuszczeniu wiązki lasera ciecz stopowa szybko krzepnie, umożliwiając szybkie prototypowanie stopu.Obecnie jest szeroko stosowany w modelowaniu przemysłowym, produkcji maszyn, przemyśle lotniczym, wojskowym, architekturze, filmie i telewizji, sprzęcie gospodarstwa domowego, przemyśle lekkim, medycynie, archeologii, kulturze i sztuce, rzeźbie, biżuterii i innych dziedzinach.

obróbka powierzchniowa 4

9. Typowe zastosowania przemysłowe laserowej obróbki powierzchni i regeneracji

Obecnie technologie, procesy i sprzęt do laserowej obróbki powierzchni i wytwarzania przyrostowego są szeroko stosowane w metalurgii, maszynach górniczych, formach, energetyce naftowej, narzędziach metalowych, transporcie kolejowym, przemyśle lotniczym, maszynowym i innych gałęziach przemysłu.

 

10. Zastosowanie technologii galwanizacji laserowej

Galwanizacja laserowa to nowa technologia galwanizacji wiązką wysokoenergetyczną, która ma ogromne znaczenie w produkcji i naprawie urządzeń mikroelektronicznych oraz wielkogabarytowych układów scalonych.Obecnie, choć zasady galwanizacji laserowej, ablacji laserowej, osadzania za pomocą lasera plazmowego i strumienia laserowego są nadal w fazie badań, to już zastosowano ich technologie.Kiedy laser ciągły lub laser impulsowy naświetla powierzchnię katody w kąpieli galwanicznej, można nie tylko znacznie poprawić szybkość osadzania metalu, ale także można wykorzystać komputer do kontrolowania trajektorii wiązki lasera w celu uzyskania nieekranowanej powłoki oczekiwana złożona geometria.

Zastosowanie galwanizacji laserowej w praktyce opiera się głównie na dwóch cechach:

(1) Prędkość w obszarze naświetlania laserem jest znacznie wyższa niż prędkość galwanizacji w ciele (około 103 razy);

(2) Zdolność kontrolna lasera jest duża, co może spowodować, że niezbędna część materiału wytrąci wymaganą ilość metalu.Zwykłe galwanizacja odbywa się na całym podłożu elektrody, a prędkość galwanizacji jest mała, dlatego trudno jest tworzyć złożone i drobne wzory.Galwanizacja laserowa umożliwia dostosowanie wiązki lasera do rozmiaru mikrometra i prowadzenie nieekranowanego śledzenia na rozmiarze mikrometra.W przypadku projektowania obwodów, naprawy obwodów i lokalnego osadzania na elementach złączy mikroelektronicznych ten rodzaj szybkiego mapowania staje się coraz bardziej praktyczny.

W porównaniu ze zwykłą galwanizacją jego zalety to:

(1) Duża prędkość osadzania, np. złocenie laserowe do 1 μ M/s, miedziowanie laserowe do 10 μ M/s, złocenie laserowe do 12 μ M/s, miedziowanie strumieniowe do 50 μ m/s;

(2) Osadzanie metali zachodzi tylko w obszarze napromieniowania laserowego, a powłokę z lokalnego osadzania można uzyskać bez stosowania środków ekranujących, co upraszcza proces produkcyjny;

(3) Przyczepność powłoki jest znacznie poprawiona;

(4) Łatwe w realizacji automatyczne sterowanie;

(5) Oszczędzaj metale szlachetne;

(6) Oszczędzaj czas inwestycji i przetwarzania sprzętu.

Kiedy laser ciągły lub laser impulsowy naświetla powierzchnię katody w kąpieli galwanicznej, można nie tylko znacznie poprawić szybkość osadzania metalu, ale także komputer może kontrolować tor ruchu wiązki lasera w celu uzyskania nieekranowanej powłoki o oczekiwanym kompleksie geometria.Obecna nowa technologia galwanizacji wzmocnionej strumieniem laserowym łączy technologię galwanizacji wzmocnioną laserem z natryskiwaniem roztworu galwanicznego, dzięki czemu laser i roztwór galwaniczny mogą jednocześnie strzelać do powierzchni katody, a prędkość przenoszenia masy jest znacznie większa niż prędkość przenoszenia masy mikromieszania spowodowanego napromieniowaniem laserowym, osiągając w ten sposób bardzo dużą prędkość osadzania.

obróbka powierzchniowa 5

Przyszły rozwój i innowacje

W przyszłości kierunek rozwoju laserowej obróbki powierzchni i urządzeń do wytwarzania przyrostowego można podsumować w następujący sposób:

·Wysoka wydajność – wysoka wydajność przetwarzania, odpowiadająca szybkiemu rytmowi produkcyjnemu współczesnego przemysłu;

·Wysoka wydajność – sprzęt ma zróżnicowane funkcje, stabilną pracę i jest odpowiedni do różnych warunków pracy;

·Wysoka inteligencja – poziom inteligencji stale się podnosi, przy mniejszej interwencji ręcznej;

·Niski koszt – koszt sprzętu można kontrolować, a koszt materiałów eksploatacyjnych jest obniżony;

·Customizacja – personalizacja sprzętu, precyzyjna obsługa posprzedażowa,

·I mieszanie – połączenie technologii laserowej z tradycyjną technologią przetwarzania.


Czas publikacji: 17 września 2022 r

  • Poprzedni:
  • Następny: