Laserteknologien har længe været kendt for sin udstrakte anvendelse til svejsning, skæring og mærkning, og det er først i disse to år, med den gradvise udbredelse af laserrensning, at begrebet laseroverfladebehandling er blevet mere og mere fokus for opmærksomhed og dukkede op i folks sind. Laserbehandling på en berøringsfri måde, høj fleksibilitet, høj hastighed, ingen støj, lille varmepåvirket zone uden skader på underlaget, ingen forbrugsstoffer og miljømæssigt lavt kulstofindhold.
Laseroverfladebehandling har faktisk et meget stort antal anvendelseskategorier udover laserrensning, såsom laserpolering, laserbeklædning, laserquenching og så videre. Disse metoder bruges til at ændre de specifikke fysisk-kemiske egenskaber af materialeoverfladen, for eksempel at gøre overfladen forarbejdet til en hydrofob funktion, eller laserimpulser til at producere en diameter på omkring 10 mikron, dybden af kun nogle få mikron af små fordybninger , som en måde at øge ruheden, forbedre overfladevedhæftningen og så videre.
Kender du udover laserrensning følgende typer laseroverfladebehandling?
Laser hærdning
Laserhærdning er en af løsningerne til bearbejdning af meget belastede og komplekse dele, hvilket tillader højere sliddele såsom knastaksler og bukkeværktøjer at blive udsat for højere belastninger for længere levetid.
Det virker ved at opvarme huden på et kulstofholdigt emne til en temperatur lidt under smeltetemperaturen (900 - 1400 grad, 40 procent af den bestrålede effekt absorberes), så kulstofatomerne i metalgitteret omarrangeres ( austenitisering), og så opvarmer laserstrålen overfladen støt i føderetningen, og materialet omkring laserstrålen afkøles så hurtigt, når laserstrålen bevæger sig, at metalgitteret ikke er i stand til at vende tilbage til sin oprindelige form, hvilket resulterer i martensit, som giver anledning til en Dette resulterer i martensit og en væsentlig forøgelse af hårdheden.
Dybden af hærdning af de ydre lag af kulstofstål opnået ved laserhærdning er typisk 0.1-1,5 mm og kan være 2,5 mm eller større i nogle materialer. Fordelene i forhold til konventionelle hærdningsmetoder er:
- Målrettet varmetilførsel er begrænset til et lokaliseret område, hvilket resulterer i praktisk talt ingen komponentforvridning under bearbejdning. Omarbejdningsomkostninger reduceres eller endda elimineres helt;
- Hærdning selv på komplekse geometrier og præcisionskomponenter, hvilket muliggør præcis hærdning af lokalt begrænsede funktionelle overflader, der ikke kan hærdes med konventionelle hærdningsmetoder;
- uden forvrængning. Konventionelle hærdningsprocesser producerer forvrængning på grund af højere energitilførsel og bratkøling, men under laserhærdning kan varmetilførslen styres præcist på grund af laserteknologi og temperaturstyring. Komponenten forbliver praktisk talt uberørt;
- Komponentens hårdhedsgeometri kan ændres hurtigt og "on the fly". Det betyder, at der ikke er behov for at konvertere optikken/hele systemet.
Laser klipning
Lasergrossing er en af processerne til overflademodifikation af metalliske materialer. I struktureringsprocessen skaber laseren regelmæssigt arrangerede geometrier i lag eller substrater for at målrette ændringer i tekniske egenskaber og udvikle nye funktioner. Processen involverer generelt brugen af laserstråling (normalt korte pulser af laserlys) til at generere regelmæssigt arrangerede geometrier på en overflade på en reproducerbar måde. Laserstrålen smelter materialet på en kontrolleret måde og størknes til den definerede struktur ved passende processtyring.
Billede
Hydrofobe overfladestrukturer tillader for eksempel vand at strømme af overfladen. At skabe sub-mikron strukturer på overflader med ultrakorte pulserende lasere gør det muligt at realisere denne egenskab, og den struktur, der skal skabes, kan styres præcist ved at variere laserparametrene. Den modsatte effekt, f.eks. hydrofile overflader, kan også realiseres.
For at male bilpaneler er det nødvendigt at fordele "mikro-gruber" jævnt på overfladen af arket for at forbedre vedhæftningen af malingen. En pulseret laserstråle med tusinder til titusinder af pulser i sekundet fokuseres og falder derefter ind på overfladen af rullerne for at danne en lille opløselig pøl på overfladen af rullerne ved fokuseringspunktet, og på samme tid side- blæser på den lille opløselige pool, så det smeltede materiale i den opløselige pool samler sig så meget som muligt til den opløselige pool i henhold til de specificerede krav. Kanten af dannelsen af bueformede faner, disse små faner og mikro-gruber kan ikke kun forbedre ruheden af materialeoverfladen for at øge vedhæftningen af maling, men også forbedre overfladens hårdhed af materialet for at forlænge levetiden.
Visse egenskaber genereres af laserstrukturering, såsom friktionsegenskaberne eller den elektriske og termiske ledningsevne af nogle metalliske materialer. Derudover øger laserstrukturering emnets limstyrke og levetid.
Sammenlignet med traditionelle metoder er laserstrukturering af overflader mere miljøvenlig og kræver ingen yderligere slibemidler eller kemikalier; gentagelige og præcise, lasere opnår kontrollerede strukturer, der er nøjagtige ned til mikron og er meget nemme at replikere; lasere med lav vedligeholdelse er berøringsfrie og derfor absolut slidfri sammenlignet med hurtigslidende mekaniske værktøjer; og der er intet behov for efterbehandling, uden smelter eller andre bearbejdningsrester efterladt på den laserbehandlede del.
Laser Flare overfladebehandling
Laser temperering er almindeligt anvendt i laser farve overfladebehandling, også kendt som laser farve markering. Princippet i processen er, at når laseren opvarmer materialet, vil metallet lokalt blive opvarmet til lidt under dets smeltepunkt, i de passende procesparametre, på dette tidspunkt vil portens struktur ændre sig; i overfladen af arbejdsemnet vil danne et oxidlag, dette lag af film i lysbestrålingen, den indfaldende lysinterferens, således at en række af tempereringsfarve på dette tidspunkt, overfladen af genereringen af et lag af farverige mærkningslag, langs uden behov for at ændre iagttagelsesvinklen, vil markeringsmønsteret blive ændret ud af en Forskellige forskellige farver.
Droplet Laser udgiver rapport om ultrahurtig laser farverig overfladebehandling
Disse farver forbliver temperaturstabile op til omkring 200 grader. Ved højere temperaturer er porten temperaturstabiliseret. Ved højere temperaturer vender porten tilbage til sin oprindelige tilstand - markeringen forsvinder. Overfladekvaliteten forbliver intakt. En høj grad af sikkerhed og sporbarhed i applikationer til bekæmpelse af forfalskning. Udover den nye sorte mærkning med ultrakorte pulserende lasere, er den også velegnet til produktmærkning og dermed til unik sporbarhed i henhold til UDI-direktivet.
Laserbeklædning
er en additiv fremstillingsproces for metal- og cermet-hybridmaterialer. Hermed kan 3D-geometrier oprettes eller ændres. Ved hjælp af denne produktionsmetode kan laseren også bruges til reparation eller belægning. I rumfartssektoren bruges additiv fremstilling derfor til at reparere turbinevinger.
Ved værktøjs- og formfremstilling kan revnede eller slidte kanter og formede funktionelle overflader repareres, eller endda lokalt pansrede. For at forhindre slid og korrosion er lejeplaceringer, ruller eller hydrauliske komponenter belagt med energiteknologi eller petrokemi. Og additiv fremstilling bruges også i bilfremstilling. Her er talrige komponenter forbedret.
Ved konventionel lasermetalsmeltning opvarmer laserstrålen først emnet lokalt og danner derefter en smeltet pool. Fint metalpulver sprøjtes derefter direkte ind i den smeltede pool fra dysen på laserbehandlingshovedet. Under højhastigheds lasermetalsmeltning er pulverpartiklerne allerede opvarmet næsten til smeltetemperatur over substratoverfladen. Som følge heraf kræves der mindre tid til at smelte pulverpartiklerne.
Effekten: en betydelig stigning i proceshastighed. På grund af den lavere termiske effekt gør højhastigheds lasermetalsmeltning det også muligt at belægge materialer, der er meget varmefølsomme, såsom aluminiumslegeringer og støbejernslegeringer. Med HS-LMD-processen kan høje overfladehastigheder på op til 1500 cm²/min opnås på rotationssymmetriske overflader, mens fremføringshastigheder på op til flere hundrede meter i minuttet kan realiseres.
Dyre dele eller forme kan repareres hurtigt og nemt med laserpulver lasermetalbeklædning. Skader, store som små, kan repareres hurtigt og næsten uden mærker. Designændringer er også mulige. Dette sparer tid, energi og materiale. Især for dyre metaller som nikkel eller titanium er det ganske umagen værd. Typiske eksempler på anvendelser er turbinevinger, forskellige stempler, ventiler, aksler eller støbeforme.
Laser varmebehandling
Tusindvis af miniaturelasere (VCSEL'er) er monteret på en enkelt chip. Hver emitter er udstyret med 56 sådanne chips, mens et modul består af flere emittere. Det rektangulære strålingsområde kan indeholde millioner af mikrolasere og kan udsende adskillige kilowatt infrarød lasereffekt.
VCSEL'er genererer nær-infrarøde stråler med en strålingsintensitet på 100 W/cm² ved hjælp af et stort, retningsbestemt rektangulært stråletværsnit. I princippet er denne teknologi velegnet til alle industrielle processer, der kræver ekstremt præcis overflade- og temperaturstyring.
Laservarmebehandlingsmoduler er særligt velegnede til opvarmning af store områder, hvor præcision og fleksibilitet er påkrævet. Sammenlignet med konventionelle opvarmningsmetoder giver denne nye opvarmningsproces en højere grad af fleksibilitet, præcision og omkostningsbesparelser.
Teknologien kan bruges til at forsegle poser med battericeller, hvilket forhindrer aluminiumsfolien i at rynke og dermed forlænge batteriets levetid. Det kan også bruges i applikationer såsom tørring af cellefolier, fotoimprægnering af solpaneler og præcis behandling af det område, der skal opvarmes, med specifikke materialer såsom stål og siliciumwafers.
Laser polering
Mekanismen for laserpoleringsteknologi er overfladeindsnævring og overfladeoversmeltning, som er afhængig af gensmeltning af overfladen og genstørkning af det lasersmeltede lag. Når en metaloverflade bestråles af en laser med en tilstrækkelig høj energi, gennemgår overfladen en vis grad af omsmeltning, omfordeling og glatte overflader opnås ved overfladetrækspænding og tyngdekraft før størkning.
Hele tykkelsen af smeltelaget er mindre end bund-til-tophøjden, hvilket gør det muligt for hele det smeltede metal at fylde de nærliggende trug, en fyldning drevet af kapillareffekten, mens et tykkere smeltelag får det flydende metal til at strømme udad fra midten af smeltebassinet, drevet af den termokapillære effekt eller Marconi-effekten, som muliggør dens omfordeling.
Anvendelseseksempler såsom siliciumcarbid keramik, materialet til letvægts store teleskopoptik (især store og komplekst formede spejle.) RB-SiC, som et typisk højhård, kompleksfaset materiale, er teknisk vanskeligt at overflade-præcisionspolere med lav effektivitet. Ved at modificere overfladen af RB-SiC forbelagt med Si-pulver med femtosekundlaser kan en optisk overflade med overfladeruhed Sq på 4,45 nm opnås efter kun 4,5 timers polering, hvilket forbedrer poleringseffektiviteten mere end tre gange sammenlignet med direkte slibning og polering. Laserpolering er også meget udbredt til polering af forme, knaster og turbineblade.
Laser Shot Peening
Laser impact peening, også kendt som laser shot peening, er en høj energitæthed, høj fokus, kort puls laser (λ=1053nm) bestråling af overfladen af metaldelene, overflademetal (eller absorptionslag) i høj effekttæthed af laseren under påvirkning af den øjeblikkelige dannelse af plasmaeksplosionen, eksplosionen af stødbølgen i begrænsningerne på grænselaget af grænselaget af den interne overførsel af metaldelene, således at overfladelaget af kornene til at producere kompressionsplastisk deformation i de dele af overfladelaget af et tykkere udvalg af Opnå resterende trykspænding, kornforfining og andre overfladeforstærkende effekter. Sammenlignet med den traditionelle mekaniske sprængning har følgende fordele:
- Stærk retningsbestemthed: laseren virker på metaloverfladen i en kontrolleret vinkel, høj energikonverteringseffektivitet, mens den mekaniske projektil-anslagsvinkel er tilfældig;
- Stor kraft: lasersprængning af plasmaudbrud genereret af det øjeblikkelige tryk op til adskillige GPa; effekttæthed: laserstødspidseffekttæthed på nogle få til snesevis af GW/cm2;
- God overfladeintegritet: laserpåvirkning på overfladen er næsten ingen sputtereffekt, mens den mekaniske skudblæsing, overflademorfologien er beskadiget for at producere stresskoncentration.
Laserpåvirkning efter den maksimale trykspændingsværdi er bedre, overfladens resterende trykspænding steg med omkring 40 procent til 50 procent, arbejdsemnets træthedslevetid, modstandsdygtighed over for høj temperatur og bøjningsstøbning og andre relaterede indikatorer for numerisk værdi er blevet væsentligt forbedret . I øjeblikket er det blevet anvendt inden for flyoverfladebehandling, overfladebehandling af flymotorer og så videre. Oversat med www.DeepL.com/Translator (gratis version)
