Care sunt tehnologiile de tratare a suprafeței cu laser, altele decât curățarea cu laser?

Tehnologia laser este cunoscută de mult timp pentru utilizarea pe scară largă în sudare, tăiere și marcare. În ultimii doi ani, odată cu popularizarea treptată a curățării cu laser, conceptul de tratare a suprafețelor cu laser a devenit din ce în ce mai mult în centrul atenției și apare în mintea oamenilor. Laserul este procesat fără contact, cu flexibilitate ridicată, viteză mare, fără zgomot, material de bază mic nedistructiv în zona afectată de căldură, fără consumabile și protecție a mediului și cu emisii scăzute de carbon.

Pe lângă curățarea cu laser, există de fapt multe categorii de aplicații, cum ar fi lustruirea cu laser, placarea cu laser, călirea cu laser și așa mai departe. Aceste metode sunt folosite pentru a modifica proprietățile fizice și chimice specifice ale suprafeței materialului, cum ar fi ca suprafața să aibă o funcție hidrofobă sau folosirea impulsurilor laser pentru a crea mici depresiuni cu un diametru de aproximativ 10 microni și o adâncime de doar o câțiva microni, pentru a crește rugozitatea, a îmbunătăți aderența la suprafață și așa mai departe.

Pe lângă curățarea cu laser, cunoașteți următoarele metode de tratare a suprafețelor cu laser?

Călirea cu laser este una dintre soluțiile pentru prelucrarea pieselor complexe cu solicitări ridicate. Poate crește stresul pieselor cu uzură mare, cum ar fi arborii cu came și sculele de îndoire, și poate prelungi durata de viață a pieselor.

Principiul său este de a rearanja atomii de carbon din rețeaua metalică prin încălzirea pielii piesei de prelucrat care conține carbon la o temperatură de topire puțin mai scăzută (900-1400 grade, 40% din puterea de iradiere este absorbită) , iar apoi fasciculul laser stabilizează suprafața de încălzire de-a lungul direcției de alimentare, iar materialul din jur se răcește rapid pe măsură ce fasciculul laser se mișcă. Rețeaua metalică nu poate fi restabilită la forma sa originală, rezultând martensită, care crește semnificativ duritatea. Adâncimea de întărire a stratului exterior de oțel carbon obținută prin călirea cu laser este de obicei de 0,1-1,5 mm, iar pe unele materiale se poate obține 2,5 mm sau mai mult. În comparație cu metoda tradițională de călire, avantajele acesteia sunt: ​​1. Aportul de căldură țintă este limitat la zona locală, astfel încât nu există aproape nicio deformare a componentelor în timpul procesării. Costurile de reluare pot fi reduse sau chiar eliminate complet; 2. Poate fi călit și în suprafețe geometrice complexe și piese de precizie, care pot realiza călirea precisă a suprafețelor funcționale limitate local care nu pot fi stinse prin metode tradiționale de călire; 3. Fără distorsiuni. Procesul tradițional de călire produce deformare datorită aportului de energie și călirii mai mari, dar în procesul de călire cu laser, aportul de căldură poate fi controlat cu precizie datorită tehnologiei laser și controlului temperaturii. Componentele rămân aproape în starea lor inițială; 4. Geometria durității componentei poate fi schimbată „din mers”. Aceasta înseamnă că nu este nevoie să convertiți optica/întregul sistem.

Acoperirea cu laser este una dintre metodele tehnologice de modificare a suprafeței materialelor metalice. În timpul procesului de structurare, laserele creează geometrii aranjate regulate în straturi sau substraturi pentru a modifica proprietățile tehnice și a dezvolta noi funcții într-o manieră țintită. Procesul de acțiune este aproximativ utilizarea radiației laser (de obicei impulsuri scurte de lumină laser) pentru a genera forme geometrice aranjate în mod regulat pe o suprafață într-o manieră repetabilă. Raza laser topește materialul într-o manieră controlată și se solidifică într-o structură definită printr-un management adecvat al procesului.

De exemplu, structurile hidrofobe de suprafață permit apei să curgă de pe suprafață. Această proprietate poate fi atinsă prin crearea unor structuri submicronice la suprafață cu lasere cu impulsuri ultrascurte, iar structurile care trebuie create pot fi controlate cu precizie prin modificarea parametrilor laserului. Se pot obține și efecte opuse, cum ar fi suprafețele hidrofile.

Laserul cu picături de apă îmbunătățește rugozitatea suprafeței prin tehnologia asociată.

Pentru a picta panoul de automobile, suprafața foii trebuie să fie uniform distribuită „micro gropi” pentru a spori aderența vopselei, iar fasciculul laser cu impuls care se concentrează de mii până la zeci de mii de ori pe secundă este incident pe suprafața rolei, formând un mic bazin de topire pe suprafața rolei la punctul focal și suflarea micului bazin de topire în lateral, astfel încât topitura din bazinul de topire să fie depusă pe marginea bazinului de topire pe cât posibil pentru a forma un arc circular convex conform cu cerințele specificate. Aceste mici denivelări și micro-gropi nu numai că pot îmbunătăți rugozitatea suprafeței materialului, pot crește aderența vopselei, dar, de asemenea, pot îmbunătăți duritatea suprafeței materialului și pot prelungi durata de viață. Anumite proprietăți sunt generate de structura laserului, cum ar fi proprietățile de frecare ale unor materiale metalice sau conductivitatea electrică și termică. În plus, structurarea cu laser crește, de asemenea, rezistența de lipire și durata de viață a piesei de prelucrat.

În comparație cu metodele tradiționale, structurarea cu laser de suprafață este mai ecologică și nu necesită agenți suplimentari de sablare sau substanțe chimice. Repetabil și precis, laserul realizează structuri controlate până la microni și este foarte ușor de replicat.

Repetabil și precis, laserul realizează structuri controlate până la microni și este foarte ușor de replicat. Întreținere redusă, laserul este fără contact în comparație cu uneltele mecanice cu uzură rapidă, deci nu există absolut nicio uzură. Nu este nevoie de post-tratare și nu rămân topituri sau alte reziduuri de prelucrare pe piesele prelucrate cu laser.

Călirea cu laser este folosită în mod obișnuit în tratarea suprafețelor de colorare cu laser, cunoscută și sub denumirea de marcare a culorii cu laser. Principiul procesului este că atunci când laserul încălzește materialul, metalul este încălzit local la puțin sub punctul său de topire, iar structura porții se va schimba în funcție de parametrii corespunzători ai procesului. Pe suprafața piesei de prelucrat se va forma un strat de oxid, acest strat de film sub iradierea luminii, interferența luminii incidente face să apară o varietate de culori temperate în acest moment, suprafața generată de acest strat de strat magic de marcare a culorii, cu Unghiul de observare se schimbă, modelul marcat va schimba, de asemenea, o varietate de culori diferite.

Aceste culori mențin o temperatură stabilă până la aproximativ 200 de grade. La temperaturi mai ridicate, grila revine la starea inițială - marcajul dispare. Calitatea suprafeței va rămâne intactă. Are un grad ridicat de securitate și trasabilitate în aplicarea anti-contrafacere. În ultimii ani, s-a maturizat în domeniul tehnologiei medicale, iar pe lângă noul marcaj negru prin lasere cu impuls ultrascurt, este foarte potrivit și pentru identificarea produselor, realizând astfel o trasabilitate unică conform Directivei UDI.

Este un proces de fabricație aditiv potrivit pentru materiale amestecate metal și cermet. Acest lucru vă permite să creați sau să modificați geometrii 3D. Folosind această metodă de producție, laserul poate fi și reparat sau acoperit. Deci, în industria aerospațială, fabricarea aditivă este folosită pentru a repara palele turbinelor. În domeniul confecționării sculelor și matrițelor, marginile crăpate sau uzate și suprafețele funcționale pot fi reparate, sau chiar parțial blindate. Pentru prevenirea uzurii și coroziunii, în domeniul tehnologiei energetice sau petrochimiei, acoperirea pozițiilor lagărelor, rolelor sau componentelor hidraulice. Fabricația aditivă este folosită și în producția de automobile. Un număr mare de componente sunt modificate aici. În placarea metalică laser convențională, fasciculul laser încălzește mai întâi piesa de prelucrat local și apoi formează un bazin topit. Pulberea metalică fină este apoi pulverizată direct în bazinul topit de la duza capului de prelucrare cu laser. În procesul de placare metalică cu laser de mare viteză, particulele de pulbere sunt încălzite aproape la temperatura de topire deasupra suprafeței de bază. Astfel, este necesar mai puțin timp pentru a topi particulele de pulbere. Efect: Îmbunătățiți semnificativ viteza procesului. Datorită efectului termic mai mic, este posibilă acoperirea materialelor care sunt foarte sensibile la căldură, cum ar fi aliajele de aluminiu și fontă, cu placare metalică cu laser de mare viteză. Cu procesul HS-LMD, se pot forma rate de suprafață foarte mari pe suprafețe simetrice rotațional, până la 1500 cm²/min. În același timp, se realizează viteze de avans de până la sute de metri pe minut. Reparați rapid și ușor piesele sau matrițele scumpe cu placarea metalică laser cu pulbere laser. Leziunile mari și mici pot fi reparate rapid și aproape fără urmă. De asemenea, puteți schimba designul. Acest lucru economisește timp, energie și materiale. Mai ales pentru metalele scumpe precum nichelul sau titanul, merită. Exemple tipice de aplicații sunt palete de turbină, diferite pistoane, supape, arbori sau matrițe.

Mii de micro-lasere (VCsel) sunt montate pe un singur cip. Fiecare transmițător este echipat cu 56 de astfel de cipuri, iar un modul este format din mai multe transmițătoare. Zona radiantă dreptunghiulară poate conține milioane de micro-lasere și poate produce câțiva kilowați de putere laser în infraroșu. VCSEL generează un fascicul de infraroșu apropiat cu o intensitate de radiație de 100 W/cm² printr-o zonă mare de secțiune transversală direcțională a fasciculului dreptunghiular. În principiu, această tehnologie este potrivită pentru toate procesele industriale în care este necesar un control precis al suprafeței și al temperaturii. Modulul de tratament termic cu laser este potrivit în special pentru aplicații de încălzire pe suprafețe mari de înaltă precizie și flexibile. În comparație cu metodele tradiționale de încălzire, acest nou proces de încălzire oferă o mai mare flexibilitate, precizie și economii de costuri.

Tehnologia poate fi folosită pentru a sigila bateriile ambalate pentru a preveni șifonarea foliei de aluminiu, prelungind astfel durata de viață a bateriei. Poate fi folosit și pentru uscarea foliei de aluminiu cu celule, foto-infiltrarea panourilor solare și tratarea precisă a zonelor care urmează să fie încălzite în materiale specifice, cum ar fi napolitanele de oțel și siliciu.

Mecanismul tehnologiei de lustruire cu laser este topirea îngustă a suprafeței și supratopirea suprafeței, bazându-se pe retopirea suprafeței și resolidificarea stratului de retopire cu laser. Când suprafața metalică este iradiată de un laser cu energie suficient de mare, suprafața suferă un anumit grad de topire, redistribuire și, prin acțiunea tensiunii de întindere la suprafață și a gravitației, se obține o suprafață netedă înainte de solidificare. Întreaga grosime a stratului de topire este mai mică decât înălțimea jgheabului până la vârful valului, astfel încât întregul metal topit este umplut în jgheabul din apropiere, forța motrice a acestei umpluturi este realizată prin efectul capilar și stratul de topire mai gros va încuraja metalul lichid să curgă spre exterior din centrul bazinului de topire. Forța motrice este efectul capilar termic sau efectul Marconi, care îl redistribuie.

Cazuri de aplicare, cum ar fi componentele optice ale telescopului ușoară (în special oglinzi de dimensiuni mari și forme complexe) ale materialului ceramică din carbură de siliciu. RB-SiC, ca material tipic de duritate mare și multifazic, are o tehnologie dificilă de lustruire cu precizie a suprafeței și eficiență scăzută. Prin modificarea suprafeței RB-SiC pre-acoperite cu pulbere de Si prin laser de femtosecundă, suprafața optică cu o rugozitate a suprafeței Sq de 4,45 nm poate fi obținută după numai 4,5 ore de lustruire, iar eficiența lustruirii este de peste 3 ori mai mare decât aceea de lustruire cu șlefuire directă. Lustruirea cu laser este, de asemenea, utilizată pe scară largă în lustruirea matrițelor, CAM și lamele de turbină.

Întărirea șocului cu laser, cunoscută și sub denumirea de shot peening cu laser, constă în iradierea instantanee a suprafeței pieselor metalice cu densitate mare de energie, focalizare mare, laser cu impuls scurt (λ=1053nm) și suprafața metalului (sau stratul de absorbție) formează o explozie de plasmă sub acțiunea laserului de mare densitate de putere, iar unda de șoc a exploziei este transmisă în interiorul pieselor metalice sub stratul de constrângere, astfel încât granulele de suprafață produc deformare plastică compresivă. Efectele de întărire a suprafeței, cum ar fi stresul de compresiune reziduală și rafinarea granulelor sunt obținute pe suprafața mai groasă a pieselor. Comparativ cu sablare mecanică tradițională are următoarele avantaje:

1. Orientare puternică: laserul acționează pe suprafața metalică la un unghi controlabil, iar eficiența conversiei energiei este mare, în timp ce unghiul de impact mecanic al proiectilului este aleatoriu.

2. Forță mare: presiunea instantanee generată de plasma de sablare cu laser este la fel de mare ca câțiva GPa; Densitate mare de putere: densitatea maximă a puterii șocului laser ajunge la câteva până la zeci de GW/cm2.

3. Integritate bună a suprafeței: șocul cu laser nu are aproape nici un efect de pulverizare pe suprafață, iar după șlefuirea mecanică, topografia suprafeței este deteriorată și se generează concentrația de stres. Valoarea maximă a tensiunii de compresiune după șocul laser este mai bună. Tensiunea de compresiune reziduală la suprafață este crescută cu aproximativ 40% ~ 50%, iar durata de viață la oboseală, rezistența la temperaturi ridicate și formarea la încovoiere a piesei de prelucrat sunt îmbunătățite semnificativ. În prezent, a fost utilizat în tratarea suprafeței aeronavelor, tratarea suprafeței motoarelor de aeronave și în alte domenii.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. este o întreprindere de înaltă tehnologie specializată în cercetare și dezvoltare, producție și vânzare de mașini automate de placare cu laser, mașini de placare cu laser de mare viteză, mașini de stingere cu laser, mașini de sudură cu laser și echipamente de imprimare 3D cu laser. Produsele noastre sunt rentabile și vândute în țară și în străinătate. Dacă sunteți interesat de produsele noastre, vă rugăm să ne contactați la bob@gshenglaser.com.