Laserová povrchová úprava je technologie, která využívá laserový paprsek s vysokou hustotou výkonu k bezkontaktnímu ohřevu povrchu materiálu a jeho povrchovou úpravu realizuje vodivým chlazením samotného povrchu materiálu.Je výhodné zlepšit mechanické a fyzikální vlastnosti povrchu materiálu, jakož i odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi a únavě dílů.V posledních letech přinesly technologie laserové povrchové úpravy, jako je čištění laserem, kalení laserem, legování laserem, zpevnění laserovým šokem a laserové žíhání, stejně jako laserové plátování, laserový 3D tisk, laserové galvanické pokovování a další technologie výroby laserových aditiv, široké možnosti uplatnění. .
1. Čištění laserem
Laserové čištění je rychle se rozvíjející nová technologie čištění povrchů, která využívá vysokoenergetický pulzní laserový paprsek k ozařování povrchu obrobku, takže nečistoty, částice nebo povlak na povrchu se mohou okamžitě odpařit nebo expandovat, čímž se dosáhne procesu čištění a čištění.Laserové čištění se dělí hlavně na odstraňování rzi, odstraňování oleje, odstraňování nátěrů, odstraňování povlaků a další procesy;Používá se především pro čištění kovů, čištění kulturních památek, čištění architektury atd. Na základě svých komplexních funkcí, přesného a flexibilního zpracování, vysoké účinnosti a úspory energie, zelené ochrany životního prostředí, bez poškození substrátu, inteligence, dobré kvality čištění, bezpečnost, široké použití a další vlastnosti a výhody, je stále populárnější v různých průmyslových oblastech.
Ve srovnání s tradičními metodami čištění, jako je mechanické čištění třením, čištění chemickou korozí, čištění kapalnými pevnými silnými nárazy, vysokofrekvenční čištění ultrazvukem, má laserové čištění zjevné výhody.
2. Kalení laserem
Laserové kalení využívá vysokoenergetický laser jako zdroj tepla, aby byl kovový povrch rychle horký a studený.Proces kalení je dokončen okamžitě, aby se získala vysoká tvrdost a ultrajemná martenzitická struktura, zlepšila se tvrdost a odolnost kovového povrchu proti opotřebení a vytvořilo se tlakové napětí na povrchu pro zlepšení odolnosti proti únavě.Mezi hlavní výhody tohoto procesu patří malá tepelně ovlivněná zóna, malá deformace, vysoký stupeň automatizace, dobrá flexibilita selektivního kalení, vysoká tvrdost rafinovaných zrn a inteligentní ochrana životního prostředí.Například laserový bod může být nastaven tak, aby zhášel jakoukoli polohu šířky;Za druhé, laserová hlava a víceosé propojení robota mohou uhasit určenou oblast složitých dílů.Jiný příklad, kalení laserem je extrémně horké a rychlé a kalicí napětí a deformace jsou malé.Deformaci obrobku před a po kalení laserem lze téměř ignorovat, takže je zvláště vhodný pro povrchovou úpravu dílů s vysokými požadavky na přesnost.
V současné době je laserové kalení úspěšně aplikováno na povrchové zpevnění zranitelných částí v automobilovém průmyslu, průmyslu forem, železářských nástrojů a strojírenství, zejména při zlepšování životnosti zranitelných částí, jako jsou ozubená kola, povrchy hřídelí, vedení, čelisti a formy.Vlastnosti laserového kalení jsou následující:
(1) Laserové kalení je proces rychlého ohřevu a samobuzeného chlazení, který nevyžaduje konzervaci tepla v peci a kalení chladicí kapaliny.Je to proces tepelného zpracování bez znečištění, zelený a šetrný k životnímu prostředí a může snadno implementovat rovnoměrné kalení na povrchu velkých forem;
(2) Vzhledem k tomu, že rychlost laserového ohřevu je vysoká, tepelně ovlivněná zóna je malá a kalení povrchového skenování ohřevem, to znamená okamžité kalení místního ohřevu, je deformace zpracované matrice velmi malá;
(3) Vzhledem k malému úhlu divergence laserového paprsku má dobrou směrovost a může přesně lokálně kalit povrch formy prostřednictvím systému světlovodu;
(4) Hloubka kalené vrstvy kalení povrchu laseru je obecně 0,3-1,5 mm.
3. Laserové žíhání
Laserové žíhání je proces tepelného zpracování, který využívá laser k zahřátí povrchu materiálu, vystavení materiálu po dlouhou dobu vysoké teplotě a následnému pomalému ochlazení.Hlavním účelem tohoto procesu je uvolnit napětí, zvýšit tažnost a houževnatost materiálu a vytvořit speciální mikrostrukturu.Vyznačuje se schopností upravit strukturu matrice, snížit tvrdost, zjemnit zrna a eliminovat vnitřní pnutí.V posledních letech se technologie laserového žíhání stala také novým procesem v průmyslu zpracování polovodičů, který může výrazně zlepšit integraci integrovaných obvodů.
4. Posilování laserovým šokem
Technologie laserového rázového zpevňování je nová a špičková technologie, která využívá plazmovou rázovou vlnu generovanou silným laserovým paprskem ke zlepšení odolnosti kovových materiálů proti únavě, odolnosti proti opotřebení a korozi.Má mnoho vynikajících výhod, jako je žádná tepelně ovlivněná zóna, vysoká energetická účinnost, ultra vysoká rychlost deformace, silná ovladatelnost a pozoruhodný zpevňující účinek.Současně má laserové rázové zpevnění vlastnosti hlubšího zbytkového tlakového napětí, lepší mikrostrukturu a celistvost povrchu, lepší tepelnou stabilitu a delší životnost.V posledních letech tato technologie dosáhla rychlého rozvoje a má velkou roli v letectví, národní obraně a vojenském průmyslu a dalších oblastech.Kromě toho se povlak používá hlavně k ochraně obrobku před popáleninami laserem a ke zvýšení absorpce laserové energie.V současnosti jsou běžně používanými nátěrovými hmotami černá barva a hliníková fólie.
Laserové zpevňování (LP), také známé jako laserové šokové peening (LSP), je proces aplikovaný v oblasti povrchového inženýrství, to znamená použití pulsních vysoce výkonných laserových paprsků ke generování zbytkového napětí v materiálech ke zlepšení odolnosti proti opotřebení. (jako je odolnost proti opotřebení a odolnost proti únavě) povrchů materiálů nebo ke zlepšení pevnosti tenkých částí materiálů ke zvýšení povrchové tvrdosti materiálů.
Na rozdíl od většiny aplikací zpracování materiálů nepoužívá LSP k tepelnému zpracování k dosažení požadovaného efektu výkon laseru, ale využívá dopad paprsku pro mechanické zpracování.Vysokovýkonný laserový paprsek se používá k dopadu na povrch cílového obrobku s vysoce výkonným krátkým pulzem.
Světelný paprsek dopadá na kovový obrobek, okamžitě jej odpařuje do stavu tenké plazmy a působí na obrobek tlakem rázové vlny.Někdy se na obrobek přidává tenká vrstva neprůhledného obkladového materiálu, která nahrazuje odpařování kovu.K natlakování se používají jiné průhledné obkladové materiály nebo inerciální interferenční vrstvy k zachycení plazmatu (obvykle vody).
Plazma vytváří efekt rázové vlny, přetváří mikrostrukturu povrchu obrobku v místě dopadu a poté generuje řetězovou reakci expanze a stlačení kovu.Hluboké tlakové napětí generované touto reakcí může prodloužit životnost součásti.
5. Laserové legování
Laserové legování je nová technologie povrchové úpravy, kterou lze použít k přípravě amorfních nanokrystalických vyztužených cermetových kompozitních povlaků na povrchu konstrukčních dílů podle různých provozních podmínek leteckých materiálů a charakteristik ohřevu laserového paprsku s vysokou hustotou energie a rychlosti kondenzace, takže k dosažení účelu povrchové úpravy leteckých materiálů.Ve srovnání s technologií laserového legování má technologie laserového plátování vlastnosti malý poměr ředění substrátu k roztavené lázni, malá tepelně ovlivněná zóna, malá tepelná deformace obrobku a malá zmetkovitost obrobku po ošetření laserovým plátováním.Laserové plátování může výrazně zlepšit povrchové vlastnosti materiálů a opravit opotřebované materiály.Má vlastnosti vysoké účinnosti, vysoké rychlosti, zelené ochrany životního prostředí a bez znečištění a dobrého výkonu obrobku po zpracování.
6. Laserové opláštění
Technologie laserového plátování je také jednou z nových technologií povrchových úprav představující směr vývoje a úroveň povrchového inženýrství.Technologie laserového plátování se stala aktivním bodem výzkumu v povrchových úpravách titanových slitin díky svým výhodám bez znečištění a metalurgické kombinaci mezi povlakem a substrátem.Laserový keramický povlak nebo kompozitní povlak vyztužený keramickými částicemi je účinný způsob, jak zlepšit odolnost titanové slitiny proti opotřebení povrchu.Podle skutečných pracovních podmínek vyberte vhodný materiálový systém a technologie laserového plátování může dosáhnout nejlepších procesních požadavků.Technologie laserového opláštění dokáže opravit různé poškozené části, jako jsou lopatky leteckých motorů.
Rozdíl mezi laserovým povrchovým legováním a laserovým povrchovým plátováním je ten, že laserové povrchové legování má plně promíchat přidané slitinové prvky a povrchovou vrstvu substrátu v kapalném stavu za vzniku legovací vrstvy;Laserové povrchové opláštění spočívá v roztavení veškerého přednátěru a mikrotavení povrchu substrátu, takže plátovací vrstva a materiál substrátu tvoří metalurgickou kombinaci a složení plátovací vrstvy zůstává v podstatě nezměněno.Laserové legování a technologie laserového plátování se používají hlavně ke zlepšení odolnosti proti opotřebení povrchu, odolnosti proti korozi a odolnosti proti zrnění titanových slitin.
V současné době je technologie laserového plátování široce používána při opravách a úpravách kovových povrchů.Ačkoli však tradiční laserové plátování má výhody a vlastnosti flexibilního zpracování, speciální tvarové opravy, uživatelsky definovaného aditiva atd., jeho pracovní efektivita je nízká a stále nemůže splnit požadavky rychlé velkovýroby a zpracování v některé výrobní obory.Aby bylo možné vyhovět potřebám hromadné výroby a zlepšit efektivitu opláštění, vznikla technologie vysokorychlostního laserového opláštění.
Vysokorychlostní laserová technologie obkladu může realizovat kompaktní a bezvadnou obkladovou vrstvu.Povrchová kvalita obkladové vrstvy je kompaktní, metalurgická vazba s podkladem, bez otevřených defektů, povrch hladký.Lze jej zpracovávat nejen na otočném tělese, ale také na rovinném a složitém povrchu.Díky nepřetržité technické optimalizaci může být tato technologie široce používána v uhlí, metalurgii, pobřežních plošinách, výrobě papíru, civilních zařízeních, automobilech, lodích, ropě, leteckém průmyslu a stát se ekologickým procesem renovace, který může nahradit tradiční technologii galvanického pokovování.
7. Laserové gravírování
Laserové gravírování je proces laserového zpracování, který využívá technologii CNC k promítání vysokoenergetického laserového paprsku na povrch materiálu a využívá tepelného efektu generovaného laserem k vytváření jasných vzorů na povrchu materiálu.Fyzikální denaturace tavení a zplyňování zpracovatelských materiálů ozářením laserového gravírování může umožnit laserové gravírování pro dosažení zpracovatelských účelů.Laserové gravírování znamená použití laseru k vyrytí slov na předmět.Slova vyřezaná touto technologií nemají žádné zářezy, povrch předmětu je hladký a plochý a rukopis se neopotřebuje.Mezi jeho vlastnosti a výhody patří: bezpečné a spolehlivé;Přesné a pečlivé, přesnost může dosáhnout 0,02 mm;Šetřete ochranu životního prostředí a materiály během zpracování;Vysoká rychlost, vysokorychlostní gravírování podle výstupních výkresů;Nízké náklady, neomezené množstvím zpracování atd.
8. Laserový 3D tisk
Proces využívá technologii laserového opláštění, která využívá laser k ozařování proudu prášku přepravovaného tryskou k přímému roztavení jednoduché látky nebo prášku slitiny.Poté, co laserový paprsek opustí, kapalina slitiny rychle tuhne, aby bylo možné realizovat rychlé prototypování slitiny.V současné době je široce používán v průmyslovém modelování, výrobě strojů, letectví, vojenství, architektuře, filmu a televizi, domácích spotřebičích, lehkém průmyslu, medicíně, archeologii, kultuře a umění, sochařství, šperkařství a dalších oborech.
9. Typické průmyslové aplikace laserové povrchové úpravy a renovace
V současné době jsou technologie, procesy a zařízení pro povrchovou úpravu laserem a aditivní výroba široce používány v metalurgii, těžebních strojích, formách, ropné energii, hardwarových nástrojích, železniční dopravě, letectví, strojírenství a dalších průmyslových odvětvích.
10. Aplikace technologie laserového galvanického pokovování
Laserové galvanické pokovování je nová technologie vysokoenergetického galvanického pokovování, která má velký význam pro výrobu a opravy mikroelektronických zařízení a rozsáhlých integrovaných obvodů.V současné době jsou sice principy laserového galvanického pokovování, laserové ablace, plazmové laserové depozice a laserového paprsku stále ve výzkumu, ale jejich technologie byly aplikovány.Když kontinuální laser nebo pulzní laser ozařuje povrch katody v galvanické lázni, může se nejen výrazně zlepšit rychlost nanášení kovu, ale také lze počítač použít k řízení trajektorie laserového paprsku, aby se získal nestíněný povlak očekávaná složitá geometrie.
Aplikace laserového galvanického pokovování v praxi je založena především na následujících dvou charakteristikách:
(1) Rychlost v oblasti laserového ozařování je mnohem vyšší než rychlost galvanického pokovování v těle (asi 103krát);
(2) Řídící schopnost laseru je silná, což může způsobit, že potřebná část materiálu vysráží požadované množství kovu.Běžné galvanické pokovování probíhá na celém elektrodovém substrátu a rychlost galvanického pokovování je pomalá, takže je obtížné vytvářet složité a jemné vzory.Laserové galvanické pokovování může upravit laserový paprsek na velikost mikrometru a provádět nestíněné trasování na velikosti mikrometru.Pro návrh obvodů, opravy obvodů a místní ukládání na součástky mikroelektronických konektorů se tento typ vysokorychlostního mapování stává stále praktičtějším.
Ve srovnání s běžným galvanickým pokovováním jsou jeho výhody:
(1) Vysoká rychlost nanášení, jako je laserové zlacení až 1 μ M/s, laserové měděné pokovování až 10 μ M/s, laserové zlacení až 12 μ M/s, laserové pokovování mědí až 50 μm/s；
(2) K depozici kovů dochází pouze v oblasti laserového ozařování a místní depoziční povlak lze získat bez ochranných opatření, čímž se zjednodušuje výrobní proces;
(3) Adheze povlaku je výrazně zlepšena;
(4) Snadno realizovatelné automatické ovládání;
(5) S výjimkou drahých kovů;
(6) Ušetřete investice do zařízení a čas na zpracování.
Když kontinuální laser nebo impulsní laser ozařuje povrch katody v galvanické lázni, může se nejen výrazně zlepšit rychlost nanášení kovu, ale také počítač může řídit dráhu pohybu laserového paprsku, aby se získal nechráněný povlak s očekávaným komplexem. geometrie.Současná nová technologie laserového galvanického pokovování kombinuje technologii laserového galvanického pokovování se stříkáním roztoku pro galvanické pokovování, takže laser a pokovovací roztok mohou současně vystřelovat na povrch katody a rychlost přenosu hmoty je mnohem rychlejší než rychlost přenosu hmoty mikromíchání způsobeného laserovým zářením, čímž se dosáhne velmi vysoké rychlosti nanášení.
Budoucí vývoj a inovace
V budoucnu lze směr vývoje zařízení pro laserovou povrchovou úpravu a aditivní výrobu shrnout takto:
· Vysoká účinnost – vysoká účinnost zpracování, splňující rychlý výrobní rytmus moderního průmyslu;
·Vysoký výkon – zařízení má rozmanité funkce, stabilní výkon a je vhodné pro různé pracovní podmínky;
·Vysoká inteligence – úroveň inteligence se neustále zlepšuje, s menším množstvím manuálních zásahů;
·Nízké náklady – náklady na vybavení jsou kontrolovatelné a náklady na spotřební materiál jsou sníženy;
· Přizpůsobení – personalizované přizpůsobení zařízení, přesný poprodejní servis,
·A skládání – kombinace laserové technologie s tradiční technologií zpracování.
Čas odeslání: 17. září 2022