Untuk masa yang lama, teknologi laser telah dikenali kerana penggunaannya yang meluas dalam kimpalan, pemotongan dan penandaan. Dalam dua tahun yang lalu, dengan mempopularkan pembersihan laser secara beransur-ansur, konsep rawatan permukaan laser telah menjadi lebih dan lebih tumpuan perhatian orang ramai dan muncul dalam fikiran orang ramai. Pemprosesan laser tidak bersentuhan, sangat fleksibel, berkelajuan tinggi dan bebas hingar, dengan zon terjejas haba yang kecil dan tiada kerosakan pada substrat, tiada bahan habis pakai, dan mesra alam serta rendah karbon.
Sebagai tambahan kepada pembersihan laser, rawatan permukaan laser sebenarnya mempunyai banyak kategori aplikasi, seperti penggilap laser, pelapisan laser, pelindapkejutan laser, dll. Kaedah ini digunakan untuk mengubah sifat fizikal dan kimia permukaan bahan tertentu, seperti membuat proses permukaan. hidrofobik, atau menggunakan denyutan laser untuk menghasilkan lekukan kecil dengan diameter kira-kira 10 mikron dan kedalaman hanya beberapa mikron, untuk meningkatkan kekasaran dan meningkatkan lekatan permukaan.
Selain pembersihan laser, adakah anda tahu kaedah rawatan permukaan laser berikut?
01. Pelindapkejutan laser
Pelindapkejutan laser adalah salah satu penyelesaian untuk memproses bahagian kompleks tekanan tinggi. Ia boleh membuat bahagian dengan haus tinggi seperti aci sesondol dan alat lentur menahan tekanan yang lebih tinggi dan memanjangkan hayat.
Prinsipnya ialah untuk menyusun semula atom karbon dalam kekisi logam (austenisasi) dengan memanaskan permukaan bahan kerja yang mengandungi karbon kepada sedikit di bawah suhu lebur (900-1400 darjah 40% daripada kuasa penyinaran diserap), dan kemudian pancaran laser secara stabil memanaskan permukaan sepanjang arah suapan. Apabila pancaran laser bergerak, bahan sekeliling menyejuk dengan cepat, dan kekisi logam tidak dapat kembali ke bentuk asalnya, dengan itu menghasilkan martensit, yang meningkatkan kekerasan dengan ketara.
Kedalaman pengerasan lapisan luar keluli karbon yang dicapai melalui pengerasan laser biasanya 0.1-1.5mm, dan boleh 2.5mm atau lebih pada sesetengah bahan. Berbanding dengan kaedah pelindapkejutan tradisional, kelebihannya ialah:
1. Input haba sasaran adalah terhad kepada kawasan yang sama, jadi hampir tiada komponen meleding semasa pemprosesan. Kos kerja semula dikurangkan atau dihapuskan sepenuhnya:
2. Ia juga boleh mengeras pada permukaan geometri kompleks dan bahagian ketepatan, dan boleh mencapai pengerasan tepat permukaan berfungsi terhad tempatan yang tidak boleh dipadamkan dengan kaedah pelindapkejutan tradisional:
3. Tiada herotan. Proses pengerasan tradisional menghasilkan ubah bentuk akibat input tenaga yang lebih tinggi dan pelindapkejutan, tetapi dalam proses pengerasan laser, input haba boleh dikawal dengan tepat kerana teknologi laser dan kawalan suhu. Komponen kekal hampir dalam keadaan asalnya:
4. Geometri kekerasan komponen boleh ditukar "segera". Ini bermakna tidak perlu menukar optik/keseluruhan sistem.
02. Tekstur laser
Tekstur laser adalah salah satu cara proses untuk pengubahsuaian permukaan bahan logam. Semasa proses penstrukturan, laser mencipta geometri tersusun secara tetap dalam lapisan atau substrat untuk menukar sifat teknikal dengan cara yang disasarkan dan membangunkan fungsi baharu. Proses ini secara kasarnya menggunakan sinaran laser (biasanya laser denyutan pendek) untuk menghasilkan geometri tersusun secara tetap pada permukaan dengan cara yang boleh dihasilkan semula. Pancaran laser mencairkan bahan dengan cara terkawal dan mengeras menjadi struktur yang ditentukan melalui pengurusan proses yang sesuai.
Sebagai contoh, struktur permukaan hidrofobik membolehkan air mengalir keluar dari permukaan. Ciri ini boleh dicapai dengan mencipta struktur submikron pada permukaan dengan laser nadi ultrashort, dan struktur yang akan dicipta boleh dikawal dengan tepat dengan menukar parameter laser. Kesan sebaliknya, seperti permukaan hidrofilik, juga boleh dicapai:
Untuk mengecat panel kereta, "lubang mikro" mesti diagihkan sama rata pada permukaan plat nipis untuk meningkatkan lekatan cat. Pancaran laser berdenyut dengan frekuensi ribuan hingga puluhan ribu kali sesaat difokuskan dan kejadian pada permukaan penggelek. Kolam cair kecil terbentuk pada permukaan bergolek pada titik fokus. Pada masa yang sama, kolam cair kecil ditiup ke sisi untuk membolehkan leburan dalam kolam cair terkumpul sebanyak mungkin ke tepi kolam cair mengikut keperluan yang ditetapkan untuk membentuk bos berbentuk arka. Bos kecil dan lubang mikro ini bukan sahaja dapat meningkatkan kekasaran permukaan bahan dan meningkatkan lekatan cat, tetapi juga meningkatkan kekerasan permukaan bahan dan memanjangkan hayat perkhidmatan.
Sesetengah ciri dijana oleh penstrukturan laser, seperti ciri geseran atau kekonduksian elektrik dan haba beberapa bahan logam. Selain itu, penstrukturan laser juga meningkatkan kekuatan ikatan dan hayat perkhidmatan bahan kerja.
Shuishang Boguang
Berbanding dengan kaedah tradisional, penstrukturan laser permukaan lebih mesra alam dan tidak memerlukan agen peletupan pasir atau bahan kimia tambahan: Boleh diulang dan tepat, laser mencapai struktur terkawal tepat kepada mikron dan sangat mudah untuk ditiru: Penyelenggaraan yang rendah, berbanding dengan alat mekanikal yang haus dengan cepat, laser tidak bersentuhan dan oleh itu benar-benar bebas haus: Tiada pemprosesan pasca diperlukan, dan tiada sisa cair atau pemprosesan lain ditinggalkan pada bahagian yang diproses laser.
03. Rawatan permukaan berwarna-warni laser
Pembajaan laser sering digunakan dalam rawatan permukaan berwarna-warni laser, juga dikenali sebagai penandaan warna laser. Prinsip proses ialah apabila laser memanaskan bahan, logam dipanaskan sedikit di bawah takat leburnya. Di bawah parameter proses yang sesuai, struktur pintu akan berubah: lapisan oksida akan terbentuk pada permukaan bahan kerja. Apabila filem ini terdedah kepada cahaya, cahaya kejadian mengganggu untuk membuat pelbagai warna pembajaan muncul pada masa ini. Lapisan penanda berwarna-warni yang dihasilkan pada permukaan berubah dengan sudut tontonan yang berbeza. Corak tanda juga akan berubah menjadi pelbagai warna yang berbeza. Warna-warna ini kekal stabil pada suhu sehingga kira-kira 200 "C. Pada suhu yang lebih tinggi, pintu pagar akan kembali ke keadaan asalnya-tandanya hilang. Kualiti permukaan akan terpelihara sepenuhnya. Ia mempunyai tahap keselamatan yang tinggi dan kebolehkesanan dalam anti- aplikasi pemalsuan Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, ia telah digunakan secara matang dalam bidang teknologi perubatan Sebagai tambahan kepada tanda hitam baru oleh laser nadi ultrashort, ia juga sangat sesuai untuk pengenalan produk, dengan itu mencapai kebolehkesanan yang unik mengikut arahan UDI.
04. Pelapisan laser
Ia adalah proses pembuatan aditif yang sesuai untuk bahan hibrid logam dan logam-seramik. Ini boleh digunakan untuk mencipta atau mengubah suai geometri 3D. Laser juga boleh digunakan untuk membaiki atau melapisinya menggunakan kaedah pengeluaran ini. Dalam sektor aeroangkasa, pembuatan aditif oleh itu digunakan untuk membaiki bilah turbin.
Dalam pembuatan alat dan cetakan, bahagian tepi yang patah atau haus dan permukaan berfungsi berbentuk boleh dibaiki atau diperisai. Dalam teknologi tenaga atau petrokimia, galas, penggelek atau komponen hidraulik disalut untuk melindungi daripada haus dan kakisan. Pembuatan aditif juga digunakan dalam pembinaan automotif. Sebilangan besar komponen diubah suai di sini.
Dalam pemendapan logam laser konvensional, pancaran laser mula-mula memanaskan bahan kerja secara tempatan dan kemudian membentuk kolam lebur. Serbuk logam halus kemudian disembur terus ke dalam kolam cair dari muncung kepala pemprosesan laser. Dalam pemendapan logam laser berkelajuan tinggi, zarah serbuk telah dipanaskan sehingga hampir suhu lebur di atas permukaan substrat. Oleh itu, lebih sedikit masa diperlukan untuk mencairkan zarah serbuk.
Kesannya: kelajuan proses meningkat dengan ketara. Disebabkan oleh kesan haba yang dikurangkan, bahan yang sangat sensitif haba seperti aloi aluminium dan aloi besi tuang juga boleh disalut menggunakan pemendapan logam laser berkelajuan tinggi. Halaju permukaan tinggi sehingga 1500 rpm boleh dicapai pada permukaan simetri putaran menggunakan proses HS-LMD. cm/min. Pada masa yang sama, kelajuan suapan sehingga beberapa ratus meter seminit dicapai.
Baiki komponen atau acuan yang mahal dengan cepat dan mudah dengan pemendapan serbuk laser. Kerosakan semua saiz boleh dibaiki dengan cepat dan hampir tanpa meninggalkan kesan. Perubahan reka bentuk juga mungkin. Ini menjimatkan masa, tenaga dan bahan. Ini amat berbaloi untuk logam mahal seperti nikel atau titanium. Contoh aplikasi biasa ialah bilah turbin, pelbagai omboh, injap, aci atau acuan.
05. Rawatan haba laser
Beribu-ribu laser mikro (VCSEL) dipasang pada satu cip. Setiap pemancar dilengkapi dengan 56 cip tersebut, dan modul terdiri daripada beberapa pemancar. Medan sinaran segi empat tepat boleh mengandungi berjuta-juta laser mikro dan boleh mengeluarkan beberapa kilowatt kuasa laser inframerah.
VCSEL menjana rasuk inframerah dekat dengan intensiti sinaran 100 W/cm² dengan keratan rentas rasuk segi empat tepat berarah yang besar. Pada dasarnya, teknologi ini sesuai untuk semua proses perindustrian yang memerlukan ketepatan yang sangat tinggi dalam kawalan permukaan dan suhu.
Modul rawatan haba laser amat sesuai untuk aplikasi pemanasan kawasan besar dengan keperluan yang menuntut dan fleksibel. Berbanding dengan kaedah pemanasan tradisional, proses pemanasan baharu ini mempunyai fleksibiliti, ketepatan dan penjimatan kos yang lebih tinggi.
Teknologi ini boleh digunakan untuk mengelak sel jenis beg untuk mengelakkan kerajang aluminium daripada berkedut, dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatan bateri. Ia juga boleh digunakan untuk mengeringkan kerajang aluminium bateri, panel solar rendam cahaya, dan dengan tepat memproses kawasan pemanasan bahan tertentu (seperti wafer keluli dan silikon).
06. Penggilap laser
Mekanisme teknologi penggilap laser ialah pencairan sempit permukaan dan pencairan permukaan yang berlebihan, bergantung pada pencairan semula permukaan dan pemejalan semula lapisan cair semula laser. Apabila permukaan logam disinari oleh laser tenaga yang cukup tinggi, permukaannya mengalami tahap pencairan dan pengagihan semula tertentu, dan melalui tindakan tegasan tegangan permukaan dan graviti, permukaan licin dicapai sebelum pemejalan.
Keseluruhan ketebalan lapisan lebur adalah kurang daripada ketinggian dari palung ke puncak, supaya keseluruhan logam lebur diisi ke dalam palung berdekatan. Daya penggerak untuk pengisian ini dicapai melalui kesan kapilari, manakala lapisan yang lebih tebal akan menyebabkan logam cecair mengalir keluar dari pusat kolam lebur. Daya penggerak ialah kesan kapilari terma atau kesan Marconi, supaya ia boleh diagihkan semula.
Shuici Bieguang
Kes aplikasi termasuk seramik silikon karbida, yang digunakan sebagai komponen optik teleskop cahaya dan besar (terutamanya reflektor bersaiz besar dan berbentuk kompleks). RB-SiC ialah bahan tipikal kekerasan tinggi, fasa kompleks, dan teknologi penggilap ketepatan permukaannya sukar dan tidak cekap. Permukaan RB-SiC pra-bersalut dengan serbuk Si diubah suai oleh laser femtosecond. Selepas hanya 4.5 jam penggilap, permukaan optik dengan kekasaran permukaan Persegi 4.45 nm boleh diperolehi. Berbanding dengan pengisaran dan penggilap langsung, kecekapan penggilapan meningkat lebih daripada 3 kali ganda. Penggilap laser juga digunakan secara meluas dalam penggilap acuan, sesondol dan bilah turbin.
07. Peening tembakan laser
Pengukuhan kejutan laser, juga dikenali sebagai laser shot peening, adalah untuk menyinari permukaan bahagian logam dengan ketumpatan tenaga tinggi, fokus tinggi, laser nadi pendek (λ=1053nm). Logam permukaan (atau lapisan penyerapan) serta-merta membentuk letupan plasma di bawah tindakan laser ketumpatan kuasa tinggi. Gelombang kejutan letupan dihantar ke bahagian dalam bahagian logam di bawah kekangan lapisan kekangan, menyebabkan butiran permukaan menghasilkan ubah bentuk plastik mampatan, dan memperoleh tekanan mampatan sisa, penghalusan butiran dan kesan pengukuhan permukaan lain dalam julat yang lebih tebal. permukaan bahagian. Berbanding dengan peening pukulan mekanikal tradisional, ia mempunyai kelebihan berikut:
1. Arah yang kuat: Laser bertindak pada permukaan logam pada sudut yang boleh dikawal, dengan kecekapan penukaran tenaga yang tinggi, manakala sudut hentaman peluru mekanikal adalah rawak:
2. Daya besar: Tekanan serta-merta yang dijana oleh letupan plasma peening tembakan laser adalah setinggi beberapa GPa: Ketumpatan kuasa tinggi: Ketumpatan kuasa puncak kesan laser mencapai beberapa hingga puluhan GW//cm2:
3. Integriti permukaan yang baik: Kesan laser hampir tiada kesan sputtering pada permukaan, manakala selepas peening pukulan mekanikal, morfologi permukaan rosak dan kepekatan tegasan berlaku.
Nilai tegasan mampatan maksimum selepas kesan laser adalah lebih baik, dan tegasan mampatan sisa permukaan meningkat sebanyak kira-kira 40% ~ 50%, yang meningkatkan dengan ketara nilai penunjuk berkaitan seperti hayat keletihan, rintangan suhu tinggi dan pembentukan lenturan bahan kerja. Ia telah digunakan dalam bidang rawatan permukaan pesawat dan rawatan permukaan enjin aero.
