Under lång tid har lasertekniken varit känd för sin omfattande användning inom svetsning, skärning och märkning, och det är först under dessa två år, med laserrengöringens gradvisa popularisering, som konceptet med laserytbehandling har blivit mer och mer fokus för uppmärksamheten och dök upp i människors sinnen. Laserbearbetning på ett beröringsfritt sätt, hög flexibilitet, hög hastighet, inget buller, liten värmepåverkad zon utan skador på underlaget, inga förbrukningsmaterial och miljön med låg kolhalt.
Ytbehandling med laser har faktiskt ett mycket stort antal användningskategorier utöver laserrengöring, såsom laserpolering, laserbeklädnad, lasersläckning och så vidare. Dessa metoder används för att ändra de specifika fysikalisk-kemiska egenskaperna hos materialytan, till exempel för att göra ytan bearbetad till en hydrofob funktion, eller laserpulser för att producera en diameter på cirka 10 mikron, djupet på endast några mikrometer av små fördjupningar , som ett sätt att öka grovheten, förbättra ytvidhäftningen och så vidare.
Förutom laserrengöring, känner du till följande typer av laserytbehandling?
Laserhärdning
Laserhärdning är en av lösningarna för bearbetning av högt belastade och komplexa delar, vilket gör att delar med högre slitage såsom kamaxlar och bockningsverktyg kan utsättas för högre spänningar för längre livslängd.
Det fungerar genom att värma upp huden på ett kolinnehållande arbetsstycke till en temperatur något under smälttemperaturen (900 - 1400 grad , 40 procent av den bestrålade effekten absorberas), så att kolatomerna i metallgittret omarrangeras ( austenitisering), och sedan värmer laserstrålen ytan stadigt i matningsriktningen, och materialet runt laserstrålen kyls så snabbt när laserstrålen rör sig att metallgittret inte kan återgå till sin ursprungliga form, vilket resulterar i martensit, vilket ger upphov till en Detta resulterar i martensit och en betydande ökning av hårdheten.
Härdningsdjupet för de yttre lagren av kolstål som uppnås genom laserhärdning är vanligtvis 0.1-1,5 mm och kan vara 2,5 mm eller mer i vissa material. Fördelarna jämfört med konventionella härdningsmetoder är:
- Riktad värmetillförsel är begränsad till ett lokalt område, vilket resulterar i praktiskt taget ingen komponent skevhet under bearbetning. Omarbetningskostnaderna reduceras eller till och med elimineras helt;
- Härdning även på komplexa geometrier och precisionskomponenter, tillåter exakt härdning av lokalt begränsade funktionsytor som inte kan härdas med konventionella härdningsmetoder;
- utan förvrängning. Konventionella härdningsprocesser ger distorsion på grund av högre energitillförsel och härdning, men under laserhärdning kan värmetillförseln kontrolleras exakt på grund av laserteknik och temperaturkontroll. Komponenten förblir praktiskt taget orörd;
- Komponentens hårdhetsgeometri kan ändras snabbt och "i farten". Detta innebär att det inte finns något behov av att konvertera optiken/hela systemet.
Laserklippning
Lasergrossning är en av processerna för ytmodifiering av metalliska material. I struktureringsprocessen skapar lasern regelbundet ordnade geometrier i lager eller substrat för att rikta in sig på förändringar i tekniska egenskaper och utveckla nya funktioner. Processen involverar i allmänhet användning av laserstrålning (vanligtvis korta pulser av laserljus) för att generera regelbundet arrangerade geometrier på en yta på ett reproducerbart sätt. Laserstrålen smälter materialet på ett kontrollerat sätt och stelnar till den definierade strukturen genom lämplig processledning.
Bild
Hydrofoba ytstrukturer tillåter till exempel vatten att rinna bort från ytan. Genom att skapa submikronstrukturer på ytor med ultrakorta pulsade lasrar kan denna egenskap realiseras och strukturen som ska skapas kan kontrolleras exakt genom att variera laserparametrarna. Den motsatta effekten, t.ex. hydrofila ytor, kan också realiseras.
För att måla bilpaneler är det nödvändigt att jämnt fördela "mikrogropar" på ytan av arket för att förbättra färgens vidhäftning. En pulsad laserstråle med tusentals till tiotusentals pulser per sekund fokuseras och faller sedan in på rullarnas yta för att bilda en liten löslig pool på rullarnas yta vid fokuseringspunkten, och samtidigt sido- blåser på den lilla lösliga poolen, så att det smälta materialet i den lösliga poolen ackumuleras så mycket som möjligt till den lösliga poolen enligt de specificerade kraven. Kanten av bildandet av bågformade flikar, dessa små flikar och mikrogropar kan inte bara förbättra materialytans grovhet för att öka vidhäftningen av färg, utan också förbättra materialets ythårdhet för att förlänga livslängden.
Vissa egenskaper genereras av laserstrukturering, såsom friktionsegenskaperna eller den elektriska och termiska ledningsförmågan hos vissa metalliska material. Dessutom ökar laserstruktureringen bindningsstyrkan och livslängden för arbetsstycket.
Jämfört med traditionella metoder är laserstrukturering av ytor mer miljövänlig och kräver inga extra blästringsmedel eller kemikalier; repeterbara och exakta, lasrar uppnår kontrollerade strukturer som är exakta ner till mikron och är mycket lätta att replikera; lasrar är lätta att underhålla och är beröringsfria och därför absolut slitfria jämfört med snabba mekaniska verktyg; och det finns inget behov av efterbearbetning, utan smältor eller andra bearbetningsrester kvar på den laserbehandlade delen.
Laser Flare Ytbehandling
Laserhärdning används vanligen vid laserfärgbeläggning, även känd som laserfärgmarkering. Principen för processen är att när lasern värmer materialet kommer metallen att värmas lokalt till något under sin smältpunkt, i lämpliga processparametrar, vid denna tidpunkt kommer portens struktur att förändras; i ytan av arbetsstycket kommer att bilda ett oxidskikt, detta skikt av film i ljusbestrålningen, det infallande ljuset interferens så att en mängd olika härdningsfärger vid denna tidpunkt, ytan av genereringen av ett skikt av färgglada märkningsskikt, längs utan att behöva ändra observationsvinkeln, kommer markeringsmönstret att ändras från en Olika olika färger.
Droplet Laser publicerar rapport om ultrasnabb laser färgglad ytbehandling
Dessa färger förblir temperaturstabila upp till cirka 200 grader. Vid högre temperaturer är porten temperaturstabiliserad. Vid högre temperaturer återgår grinden till sitt ursprungliga tillstånd - markeringen försvinner. Ytkvaliteten förblir intakt. En hög grad av säkerhet och spårbarhet i applikationer mot varumärkesförfalskning. Förutom den nya svarta märkningen med ultrakorta pulsade lasrar är den även idealisk för produktmärkning och därmed för unik spårbarhet enligt UDI-direktivet.
Laserbeklädnad
är en additiv tillverkningsprocess för metall- och cermethybridmaterial. Med detta kan 3D-geometrier skapas eller modifieras. Med denna produktionsmetod kan lasern även användas för reparation eller beläggning. Inom flygsektorn används därför additiv tillverkning för att reparera turbinblad.
Vid verktygs- och formtillverkning kan spruckna eller slitna kanter och formade funktionsytor repareras, eller till och med lokalt bepansrade. För att förhindra slitage och korrosion är lagerplatser, rullar eller hydrauliska komponenter belagda med energiteknik eller petrokemi. Och additiv tillverkning används också inom biltillverkning. Många komponenter är förbättrade här.
Vid konventionell lasersmältning av metall värmer laserstrålen först lokalt upp arbetsstycket och bildar sedan en smält pool. Fint metallpulver sprutas sedan direkt in i den smälta poolen från munstycket på laserbehandlingshuvudet. Under höghastighetslasermetallsmältning är pulverpartiklarna redan uppvärmda nästan till smälttemperatur över substratytan. Som ett resultat krävs mindre tid för att smälta pulverpartiklarna.
Effekten: en betydande ökning av processhastigheten. På grund av den lägre termiska effekten gör höghastighets lasermetallsmältning det också möjligt att belägga material som är mycket känsliga för värme, såsom aluminiumlegeringar och gjutjärnslegeringar. Med HS-LMD-processen kan höga ythastigheter på upp till 1500 cm²/min uppnås på rotationssymmetriska ytor, samtidigt som matningshastigheter på upp till flera hundra meter per minut kan uppnås.
Dyra delar eller formar kan repareras snabbt och enkelt med laserpulverlasermetallbeklädnad. Skador, stora som små, kan repareras snabbt och nästan utan märken. Designändringar är också möjliga. Detta sparar tid, energi och material. Speciellt för dyra metaller som nickel eller titan är det ganska värt besväret. Typiska exempel på applikationer är turbinblad, olika kolvar, ventiler, axlar eller formar.
Laser värmebehandling
Tusentals miniatyrlasrar (VCSEL) är monterade på ett enda chip. Varje sändare är utrustad med 56 sådana chips, medan en modul består av flera sändare. Det rektangulära strålningsområdet kan innehålla miljontals mikrolasrar och kan avge flera kilowatt infraröd lasereffekt.
VCSEL genererar nära-infraröda strålar med en strålningsintensitet på 100 W/cm² med hjälp av ett stort, riktat rektangulärt stråltvärsnitt. I princip är denna teknik lämplig för alla industriella processer som kräver extremt exakt yt- och temperaturkontroll.
Laservärmebehandlingsmoduler är särskilt lämpliga för uppvärmning av stora ytor där precision och flexibilitet krävs. Jämfört med konventionella uppvärmningsmetoder erbjuder denna nya uppvärmningsprocess en högre grad av flexibilitet, precision och kostnadsbesparingar.
Tekniken kan användas för att försegla påsar med battericeller, vilket förhindrar att aluminiumfolien skrynklas och därmed förlänger batteriets livslängd. Den kan också användas i applikationer som torkning av cellfolier, fotoimpregnering av solpaneler och exakt behandling av området som ska värmas upp med specifika material som stål och kiselskivor.
Laserpolering
Mekanismen för laserpoleringsteknik är ytavsmalnande och ytöversmältning, vilket är beroende av omsmältning av ytan och åter stelning av det laseromsmälta lagret. När en metallyta bestrålas av en laser med tillräckligt hög energi genomgår ytan en viss grad av omsmältning, omfördelning och släta ytor uppnås genom ytdragpåkänning och gravitation före stelning.
Hela tjockleken på smältskiktet är mindre än tråg-till-topp-höjden, vilket gör att hela den smälta metallen kan fylla de närliggande trågen, en fyllning som drivs av kapilläreffekten, medan ett tjockare smältskikt får den flytande metallen att strömma utåt från mitten av smältbassängen, driven av den termokapillära effekten eller Marconi-effekten, vilket möjliggör dess omfördelning.
Användningsexempel som kiselkarbidkeramik, materialet för lättviktsstor teleskopoptik (särskilt stora och komplext formade speglar.) RB-SiC, som ett typiskt höghård komplexfasmaterial, är tekniskt svårt att ytprecisionspolera med låg effektivitet. Genom att modifiera ytan av RB-SiC förbelagd med Si-pulver med femtosekundlaser kan en optisk yta med ytråhet Sq på 4,45 nm erhållas efter endast 4,5 timmars polering, vilket förbättrar poleringseffektiviteten mer än tre gånger jämfört med direktslipning och polering. Laserpolering används också i stor utsträckning vid polering av formar, kammar och turbinblad.
Penning med laserskott
Laserimpregnering, även känd som laserskottblästring, är en högenergitäthet, högfokuserad, kortpulsad laser (λ=1053nm) bestrålning av ytan på metalldelarna, ytmetallen (eller absorptionsskiktet) i hög effekttäthet hos lasern under verkan av den omedelbara bildningen av plasmaexplosionen, explosionen av stötvågen i begränsningarna på gränsskiktet av gränsskiktet av den interna överföringen av metalldelarna, så att ytskiktet av kornen för att producera kompressionsplastisk deformation i delarna av ytskiktet av ett tjockare område av Erhåll kvarvarande tryckspänning, kornförfining och andra ytförstärkande effekter. Jämfört med den traditionella mekaniska kulblästringen har följande fördelar:
- Stark riktning: lasern verkar på metallytan i en kontrollerad vinkel, hög energiomvandlingseffektivitet, medan den mekaniska projektilens anslagsvinkel är slumpmässig;
- Stor kraft: lasersprängande plasmasprängning som genereras av det momentana trycket upp till flera GPa; effekttäthet: laserstötens toppeffekttäthet på några till dussintals GW/cm2;
- Bra ytintegritet: laserpåverkan på ytan är nästan ingen sputtereffekt, medan den mekaniska kulblästringen skadas ytmorfologin för att producera stresskoncentration.
Laserpåverkan efter det maximala tryckspänningsvärdet är bättre, ytresttryckspänningen ökade med cirka 40 procent till 50 procent, arbetsstyckets utmattningslivslängd, motståndskraft mot hög temperatur och böjformning och andra relaterade indikatorer för numeriskt värde har förbättrats avsevärt . För närvarande har det tillämpats inom området för ytbehandling av flygplan, ytbehandling av flygmotorer och så vidare. Översatt med www.DeepL.com/Translator (gratisversion)
