Lasertehnoloogia on pikka aega olnud tuntud oma laialdase kasutamise poolest keevitamisel, lõikamisel ja märgistamisel. Viimase kahe aasta jooksul, koos laserpuhastuse järkjärgulise populariseerimisega, on laserpinnatöötluse kontseptsioon muutunud üha enam inimeste tähelepanu keskpunktiks ja inimeste teadvusesse. Lasertöötlus on kontaktivaba, väga paindlik, kiire ja müravaba, väikese kuumusest mõjutatud tsooniga, aluspinna kahjustusteta, kulumaterjalideta ning keskkonnasõbralik ja vähese süsinikdioksiidiheitega.
Lisaks laserpuhastusele on laserpinnatöötlusel tegelikult palju kasutuskategooriaid, nagu laserpoleerimine, laserkatted, laserkarastus jne. Neid meetodeid kasutatakse materjali pinna spetsiifiliste füüsikaliste ja keemiliste omaduste muutmiseks, näiteks pinna töötlemiseks. hüdrofoobne või laserimpulsside abil väikeste süvendite tekitamiseks, mille läbimõõt on umbes 10 mikronit ja sügavus vaid paar mikronit, et suurendada karedust ja parandada pinna adhesiooni.
Kas tead lisaks laserpuhastusele järgmisi laserpinnatöötluse meetodeid?
01. Laserkustutamine
Laserkarastus on üks lahendusi kõrge pingega keerukate detailide töötlemiseks. See võib muuta suure kulumisega osad, nagu nukkvõllid ja painutustööriistad, taluma suuremat pinget ja pikendada eluiga.
Selle põhimõte on süsinikuaatomite ümberpaigutamine metallvõres (austeniseerimine), kuumutades süsinikku sisaldava tooriku pinda veidi alla sulamistemperatuuri (900-1400 kraadi neeldub 40% kiiritusvõimsusest) ja seejärel laserkiir soojendab pinda stabiilselt piki etteande suunda. Laserkiire liikumisel jahtub ümbritsev materjal kiiresti ja metallvõre ei saa naasta oma algsele kujule, tekitades seeläbi martensiiti, mis suurendab oluliselt kõvadust.
Laserkarastusega saavutatud süsinikterasest väliskihi kõvenemissügavus on tavaliselt 0.1-1,5 mm ja mõne materjali puhul võib see olla 2,5 mm või rohkem. Võrreldes traditsiooniliste karastusmeetoditega on selle eelised järgmised:
1. Sihtsoojussisend on piiratud sama alaga, nii et komponendi kõverdumist töötlemise ajal peaaegu ei esine. Ümbertöötamise kulud vähenevad või kaovad täielikult:
2. See võib ka kõveneda keerulistel geomeetrilistel pindadel ja täppisosadel ning saavutada lokaalselt piiratud funktsionaalsete pindade täpse kõvenemise, mida ei saa kustutada traditsiooniliste karastusmeetoditega:
3. Puuduvad moonutused. Traditsioonilised karastamisprotsessid tekitavad suurema energiasisendi ja karastamise tõttu deformatsioone, kuid laserkarastusprotsessides saab tänu lasertehnoloogiale ja temperatuuri reguleerimisele soojussisendit täpselt kontrollida. Komponent jääb peaaegu algsesse olekusse:
4. Komponendi kõvaduse geomeetriat saab "hetkeliselt" muuta. See tähendab, et optikat/kogu süsteemi pole vaja teisendada.
02. Lasertekstuurimine
Lasertekstuurimine on üks metallmaterjalide pinna modifitseerimise protsessimeetodeid. Struktureerimisprotsessi käigus loob laser kihti või alusesse korrapäraselt paigutatud geomeetriaid, et sihipäraselt muuta tehnilisi omadusi ja arendada uusi funktsioone. Protsess seisneb laias laastus laserkiirguse (tavaliselt lühiimpulsslaserite) kasutamises, et genereerida pinnal korrapäraselt paigutatud geomeetriaid reprodutseeritaval viisil. Laserkiir sulatab materjali kontrollitud viisil ja tahkub protsessi asjakohase juhtimise kaudu kindlaksmääratud struktuuriks.
Näiteks hüdrofoobne pinnastruktuur võimaldab vee pinnalt maha voolata. Seda omadust on võimalik saavutada, luues ultralühipulsslaseritega pinnale submikronilisi struktuure ning laseri parameetrite muutmisega saab loodavat struktuuri täpselt juhtida. Võib saavutada ka vastupidise efekti, näiteks hüdrofiilse pinna:
Autopaneelide värvimiseks tuleb õhukese plaadi pinnale ühtlaselt jaotada "mikroaugud", et parandada värvi nakkumist. Impulss-laserkiir sagedusega tuhandeid kuni kümneid tuhandeid kordi sekundis fokusseeritakse ja langeb rulli pinnale. Fookuspunktis moodustub veerepinnale tilluke sulamisbassein. Samal ajal puhutakse tillukest sulamisbasseini külili, et sulamisbasseinis olev sula koguneks võimalikult palju vastavalt kindlaksmääratud nõuetele sulamisbasseini servale, et moodustada kaarekujuline ülaosa. Need väikesed ülemused ja mikrosüvendid ei saa mitte ainult suurendada materjali pinna karedust ja suurendada värvi nakkuvust, vaid ka suurendada materjali pinna kõvadust ja pikendada kasutusiga.
Mõned omadused genereeritakse laserstruktureerimisega, näiteks teatud metallmaterjalide hõõrdekarakteristikud või elektri- ja soojusjuhtivus. Lisaks suurendab laserstruktureerimine ka tooriku liimimistugevust ja kasutusiga.
Shuishang Boguang
Võrreldes traditsiooniliste meetoditega on pinna laserstruktureerimine keskkonnasõbralikum ega vaja täiendavaid liivapritsi ega kemikaale: Korratav ja täpne laser saavutab kontrollitud struktuuri, mis on täpne mikronini ja seda on väga lihtne korrata: Vähe hooldust, võrreldes mehaaniliste tööriistadega, mis kulub kiiresti, laser on kontaktivaba ja seega absoluutselt kulumisvaba: järeltöötlust pole vaja ning laseriga töödeldud osadele ei jää sula- ega muid töötlemisjääke.
03. Laservärviline pinnatöötlus
Laserkarastamist kasutatakse sageli laservärvilises pinnatöötluses, mida tuntakse ka laservärvimärgistusena. Protsessi põhimõte seisneb selles, et kui laser soojendab materjali, kuumeneb metall veidi alla selle sulamistemperatuuri. Sobivate protsessiparameetrite korral muutub värava struktuur: töödeldava detaili pinnale moodustub oksiidikiht. Kui see kile on valguse käes, häirib langev valgus, et sel ajal tekivad erinevad karastusvärvid. Pinnale tekkiv värviline märgistuskiht muutub erinevate vaatenurkade korral. Märgi muster muutub ka erinevatesse värvidesse. Need värvid püsivad stabiilsed temperatuuridel kuni umbes 200 °C. Kõrgematel temperatuuridel naaseb värav algseisundisse – märgistus kaob. Pinnakvaliteet säilib täielikult. Sellel on kõrge turvalisuse ja jälgitavus anti- võltsimisrakendused Viimastel aastatel on seda kasutatud meditsiinitehnoloogia valdkonnas. Lisaks uuele mustale märgistusele ultralühipulsslaserite abil on see väga sobiv ka toote tuvastamiseks, saavutades seeläbi ainulaadse jälgitavuse vastavalt UDI direktiivile.
04. Laserkatted
See on lisandite valmistamise protsess, mis sobib metalli ja metallkeraamika hübriidmaterjalide jaoks. Seda saab kasutada 3D-geomeetriate loomiseks või muutmiseks. Seda tootmismeetodit kasutades saab laserit kasutada ka nende parandamiseks või katmiseks. Lennundussektoris kasutatakse seetõttu turbiinilabade parandamiseks lisaainete tootmist.
Tööriistade ja stantside valmistamisel saab katkiseid või kulunud servi ja vormitud funktsionaalseid pindu parandada või isegi soomustada. Energiatehnoloogias või naftakeemiatööstuses kaetakse laagrid, rullid või hüdrokomponendid kulumise ja korrosiooni eest kaitsmiseks. Lisandustootmist kasutatakse ka autoehituses. Siin muudetakse suurt hulka komponente.
Tavalises metalli lasersadestamises soojendab laserkiir kõigepealt töödeldavat detaili lokaalselt ja moodustab seejärel sulabasseini. Seejärel pihustatakse lasertöötluspea otsikust otse sulabasseini peent metallipulbrit. Metalli kiire lasersadestamise korral kuumutatakse pulbriosakesed substraadi pinna kohal juba peaaegu sulamistemperatuurini. Seetõttu kulub pulbriosakeste sulatamiseks vähem aega.
Mõju: oluliselt suurenenud protsessi kiirus. Vähendatud termilise mõju tõttu saab ka väga kuumatundlikke materjale, nagu alumiiniumsulamid ja malmisulamid, katta metalli kiirsadestamise abil. Pöörlemissümmeetrilistel pindadel on HS-LMD protsessi abil võimalik saavutada suuri pinnakiirusi kuni 1500 p/min. cm/min. Samal ajal saavutatakse etteandekiirus kuni mitusada meetrit minutis.
Parandage kalleid komponente või vorme kiiresti ja lihtsalt laserpulbersadestamise abil. Igas suuruses kahjustusi saab kiiresti ja peaaegu jälgi jätmata parandada. Võimalikud on ka disainimuudatused. See säästab aega, energiat ja materjale. See on eriti kasulik kallite metallide, näiteks nikli või titaani puhul. Tüüpilised kasutusnäited on turbiinilabad, erinevad kolvid, ventiilid, võllid või vormid.
05. Laserkuumtöötlus
Tuhanded mikrolaserid (VCSEL-id) on paigaldatud ühele kiibile. Iga emitter on varustatud 56 sellise kiibiga ja moodul koosneb mitmest emitterist. Ristkülikukujuline kiirgusväli võib sisaldada miljoneid mikrolasereid ja väljastada mitu kilovatti infrapunalaseri võimsust.
VCSEL-id genereerivad lähi-infrapunakiirte kiirgusintensiivsusega 100 W/cm² ja suure, suunatud ristkülikukujulise kiire ristlõikega. Põhimõtteliselt sobib see tehnoloogia kõikidesse tööstusprotsessidesse, mis nõuavad pinna- ja temperatuurijuhtimise ülikõrget täpsust.
Laserkuumtöötlusmoodulid sobivad eriti suure pindalaga kütteseadmete jaoks, kus on nõudlikud ja paindlikud nõuded. Võrreldes traditsiooniliste küttemeetoditega on sellel uuel kütteprotsessil suurem paindlikkus, täpsus ja kulude kokkuhoid.
Seda tehnoloogiat saab kasutada kott-tüüpi elementide tihendamiseks, et vältida alumiiniumfooliumi kortsumist, pikendades seeläbi aku kasutusiga. Seda saab kasutada ka aku alumiiniumfooliumi kuivatamiseks, päikesepaneelide valguse leotamiseks ja konkreetsete materjalide (nt teras- ja räniplaadid) kuumutusala täpseks töötlemiseks.
06. Laserpoleerimine
Laserpoleerimistehnoloogia mehhanism on pinna kitsas sulamine ja pinna ülesulatamine, mis tugineb pinna ümbersulatamisele ja laseriga ümbersulatatud kihi taastahkestumisele. Kui metallpinda kiiritada piisavalt suure energiaga laseriga, siis selle pind läbib teatud määral ümbersulamist ja ümberjaotumist ning pinna tõmbepinge ja gravitatsiooni toimel saavutatakse enne tahkumist sile pind.
Kogu sulakihi paksus on väiksem kui kõrgus künast tipuni, nii et kogu sulametall täidetakse lähedalasuvasse süvendisse. Selle täitmise liikumapanev jõud saavutatakse kapillaarefekti kaudu, samas kui paksem kiht põhjustab vedela metalli voolamise sulabasseini keskelt väljapoole. Käivitav jõud on termiline kapillaarefekt või Marconi efekt, nii et seda saab ümber jaotada.
Shuici Bieguang
Kasutusjuhtumite hulgas on ränikarbiidist keraamikat, mida kasutatakse valgus- ja suurte teleskoopide optiliste komponentidena (eriti suuremõõtmeliste ja keeruka kujuga reflektoritena). RB-SiC on tüüpiline suure kõvadusega, keerulise faasiga materjal ning selle pinnatäppispoleerimise tehnoloogia on keeruline ja ebaefektiivne. Si pulbriga eelnevalt kaetud RB-SiC pinda modifitseeritakse femtosekundilise laseriga. Juba pärast 4,5-tunnist poleerimist on võimalik saada optiline pind pinnakaredusega Sq 4,45 nm. Võrreldes otsese lihvimise ja poleerimisega suureneb poleerimise efektiivsus rohkem kui 3 korda. Laserpoleerimist kasutatakse laialdaselt ka vormide, nukkide ja turbiinilabade poleerimiseks.
07. Laser-pisimine
Laseršoki tugevdamine, tuntud ka kui laserhaavlite eemaldamine, on metallosade pinna kiiritamine suure energiatihedusega, suure fookusega ja lühikese impulsi laseriga (λ=1053 nm). Pinnametall (või neelduv kiht) moodustab suure võimsusega tiheduslaseri toimel koheselt plasmaplahvatuse. Plahvatuslööklaine kandub piirava kihi mõjul metallosa sisemusse, põhjustades pinnaterade survet plastilist deformatsiooni ning jääksurvepinget, tera rafineerimist ja muid pinda tugevdavaid efekte paksemas vahemikus. detaili pind. Võrreldes traditsioonilise mehaanilise haavliga on sellel järgmised eelised:
1. Tugev suund: Laser toimib metallpinnale kontrollitava nurga all, suure energiamuundamise efektiivsusega, samas kui mehaanilise mürsu lööginurk on juhuslik:
2. Suur jõud: Laserhaavliga plasmalõhkamisega tekitatud hetkerõhk on mitu GPa-d: suur võimsustihedus: laserlöögi tippvõimsustihedus ulatub mitme kuni kümneni GW//cm2:
3. Hea pinna terviklikkus: Laserlöögil pole pinnale peaaegu mingit pihustusefekti, samas kui pärast mehaanilist löökimist on pinna morfoloogia kahjustatud ja pinge kontsentratsioon tekib.
Maksimaalne survepinge väärtus pärast laserlööki on parem ja pinna jääksurvepinge suureneb umbes 40% ~ 50%, mis parandab oluliselt seotud näitajate väärtusi, nagu väsimus, vastupidavus kõrgele temperatuurile ja paindekuju. toorik. Seda on kasutatud õhusõidukite pinnatöötluse ja lennukimootorite pinnatöötluse valdkonnas.
