Ti anvendelser af laserteknologi i overfladebehandling

Ti anvendelser af laserteknologi i overfladebehandling

Laseroverfladebehandling er en teknologi, der bruger en laserstråle med høj effekttæthed til at opvarme materialeoverfladen på en berøringsfri måde og realiserer dens overflademodifikation ved hjælp af ledende afkøling af selve materialeoverfladen.Det er fordelagtigt at forbedre de mekaniske og fysiske egenskaber af materialeoverfladen samt delenes slidstyrke, korrosionsbestandighed og udmattelsesbestandighed.I de senere år har laseroverfladebehandlingsteknologier såsom laserrensning, laserquenching, laserlegering, laserchokforstærkning og laserudglødning samt laserbeklædning, laser 3D-print, lasergalvanisering og andre laseradditive fremstillingsteknologier indvarslet brede anvendelsesmuligheder .

overfladebehandling 1

1. Laserrensning

Laserrensning er en hurtigt udviklende ny overfladerensningsteknologi, som bruger en højenergipuls laserstråle til at bestråle overfladen af ​​emnet, så snavs, partikler eller belægning på overfladen kan fordampe eller udvide sig øjeblikkeligt, og dermed opnå renseprocessen og rensning.Laserrensning er hovedsageligt opdelt i rustfjernelse, oliefjernelse, malingsfjernelse, belægningsfjernelse og andre processer;Det bruges hovedsageligt til metalrensning, rengøring af kulturrelikvier, arkitekturrensning osv. Baseret på dets omfattende funktioner, nøjagtig og fleksibel behandling, høj effektivitet og energibesparelse, grøn miljøbeskyttelse, ingen skade på underlaget, intelligens, god rengøringskvalitet, sikkerhed, bred anvendelse og andre egenskaber og fordele, det er blevet mere og mere populært i forskellige industrielle områder.

Sammenlignet med traditionelle rengøringsmetoder såsom mekanisk friktionsrensning, kemisk korrosionsrensning, flydende fast stærk slagrensning, højfrekvent ultralydsrensning, har laserrensning åbenlyse fordele.

2. Laser quenching

Laserquenching bruger højenergilaser som varmekilde for hurtigt at gøre metaloverfladen varm og kold.Slukningsprocessen afsluttes øjeblikkeligt for at opnå høj hårdhed og ultrafin martensitstruktur, forbedre metaloverfladens hårdhed og slidstyrke og danne trykspænding på overfladen for at forbedre træthedsmodstanden.Kernefordelene ved denne proces omfatter lille varmepåvirket zone, lille deformation, høj grad af automatisering, god fleksibilitet ved selektiv bratkøling, høj hårdhed af raffinerede korn og intelligent miljøbeskyttelse.For eksempel kan laserpunktet justeres til at slukke for enhver breddeposition;For det andet kan laserhovedet og den fleraksede robotforbindelse slukke det udpegede område af komplekse dele.For et andet eksempel er laserquenching ekstremt varm og hurtig, og bratkølingsspændingen og deformationen er lille.Deformationen af ​​emnet før og efter laserquenching kan næsten ignoreres, så det er særligt velegnet til overfladebehandling af dele med høje præcisionskrav.

På nuværende tidspunkt er laserquenching med succes blevet anvendt til overfladeforstærkning af sårbare dele i bilindustrien, formindustrien, hardwareværktøjer og maskinindustrien, især for at forbedre levetiden for sårbare dele såsom gear, akseloverflader, guider, kæber og forme.Karakteristikaene ved laserquenching er som følger:

(1) Laserquenching er en hurtig opvarmning og selveksciterende afkølingsproces, som ikke kræver ovnvarmekonservering og kølevæskeslukning.Det er en forureningsfri, grøn og miljøvenlig varmebehandlingsproces og kan nemt implementere ensartet bratkøling på overfladen af ​​store forme;

(2) Da laseropvarmningshastigheden er hurtig, er den varmepåvirkede zone lille, og overfladescanningsopvarmningsslukningen, det vil sige øjeblikkelig lokal varmeslukning, er deformationen af ​​den behandlede matrice meget lille;

(3) På grund af laserstrålens lille divergensvinkel har den god retningsbestemmelse og kan nøjagtigt lokalt slukke støbeformens overflade gennem lysledersystemet;

(4) Den hærdede lags dybde af laseroverfladequenching er generelt 0,3-1,5 mm.

3. Laserudglødning

Laserudglødning er en varmebehandlingsproces, der bruger laser til at opvarme materialets overflade, udsætte materialet for høj temperatur i lang tid og derefter langsomt afkøle det.Hovedformålet med denne proces er at frigøre stress, øge materialets duktilitet og sejhed og producere speciel mikrostruktur.Det er kendetegnet ved evnen til at justere matrixstrukturen, reducere hårdhed, forfine korn og eliminere indre stress.I de senere år er laserudglødningsteknologi også blevet en ny proces i halvlederforarbejdningsindustrien, som i høj grad kan forbedre integrationen af ​​integrerede kredsløb.

4. Laserchokforstærkning

Laserchokforstærkende teknologi er en ny og højteknologi, der bruger plasmachokbølgen genereret af en stærk laserstråle til at forbedre anti-træthed, slidstyrke og korrosionsbestandighed af metalmaterialer.Det har mange enestående fordele, såsom ingen varmepåvirket zone, høj energieffektivitet, ultrahøj belastningshastighed, stærk kontrollerbarhed og bemærkelsesværdig styrkende effekt.Samtidig har laserchokforstærkning karakteristika af dybere resterende trykspænding, bedre mikrostruktur og overfladeintegritet, bedre termisk stabilitet og længere levetid.I de seneste år har denne teknologi opnået en hurtig udvikling og har en stor rolle inden for rumfart, nationalt forsvar og militær industri og andre områder.Derudover bruges belægningen hovedsageligt til at beskytte emnet mod laserforbrændinger og forbedre absorptionen af ​​laserenergi.På nuværende tidspunkt er de almindeligt anvendte belægningsmaterialer sort maling og aluminiumsfolie.

Laser peening (LP), også kendt som laser shock peening (LSP), er en proces, der anvendes inden for overfladeteknik, det vil sige brugen af ​​pulserende højeffekt laserstråler til at generere resterende spændinger i materialer for at forbedre slidstyrken (såsom slidstyrke og udmattelsesbestandighed) af materialeoverflader eller for at forbedre styrken af ​​tynde sektioner af materialer for at forbedre materialernes overfladehårdhed.

I modsætning til de fleste materialebehandlingsapplikationer bruger LSP ikke laserkraft til varmebehandling for at opnå den ønskede effekt, men bruger strålepåvirkning til mekanisk behandling.Høj effekt laserstråle bruges til at påvirke overfladen af ​​målemnet med høj effekt kort puls.

Lysstrålen rammer metalemnet, fordamper emnet til en tynd plasmatilstand med det samme og påfører chokbølgetryk på emnet.Nogle gange tilføjes et tyndt lag uigennemsigtigt beklædningsmateriale til emnet for at erstatte metalfordampning.For at sætte tryk, bruges andre transparente beklædningsmaterialer eller inertielle interferenslag til at opfange plasma (normalt vand).

Plasma producerer chokbølgeeffekt, omformer overflademikrostrukturen af ​​emnet ved anslagspunktet og genererer derefter en kædereaktion af metaludvidelse og kompression.Den dybe trykspænding, der genereres af denne reaktion, kan forlænge komponentens levetid.

5. Laserlegering

Laserlegering er en ny overflademodifikationsteknologi, som kan bruges til at fremstille amorfe nanokrystallinske forstærkede cermet-kompositbelægninger på overfladen af ​​strukturelle dele i overensstemmelse med forskellige driftsbetingelser for luftfartsmaterialer og karakteristikaene ved laserstråleopvarmning og kondensationshastighed med høj energitæthed, så for at opnå formålet med overflademodifikation af luftfartsmaterialer.Sammenlignet med laserlegeringsteknologi har laserbeklædningsteknologien karakteristika af lille fortyndingsforhold mellem substrat og smeltet pool, lille varmepåvirket zone, lille termisk deformation af emnet og lille skrothastighed af emnet efter laserbeklædningsbehandling.Laserbeklædning kan væsentligt forbedre materialers overfladeegenskaber og reparere slidte materialer.Det har egenskaberne høj effektivitet, hurtig hastighed, grøn miljøbeskyttelse og forureningsfri og god ydeevne af emnet efter behandling.

overfladebehandling 26. Laserbeklædning

Laserbeklædningsteknologi er også en af ​​de nye overflademodifikationsteknologier, der repræsenterer udviklingsretningen og niveauet for overfladeteknik.Laserbeklædningsteknologi er blevet et forskningshotspot inden for overflademodifikation af titanlegeringer på grund af dens fordele ved forureningsfri og metallurgisk kombination mellem belægningen og substratet.Laserbeklædning keramisk belægning eller keramisk partikelforstærket kompositbelægning er en effektiv måde at forbedre overfladens slidstyrke af titanlegering.I henhold til de faktiske arbejdsforhold skal du vælge det passende materialesystem, og laserbeklædningsteknologien kan opnå de bedste proceskrav.Laserbeklædningsteknologi kan reparere forskellige defekte dele, såsom aeromotorvinger.

Forskellen mellem laseroverfladelegering og laseroverfladebeklædning er, at laseroverfladelegering er fuldt ud at blande de tilføjede legeringselementer og overfladelaget af substratet i flydende tilstand for at danne et legeringslag;Laseroverfladebeklædning er at smelte al forbelægning og mikrosmelte substratoverfladen, således at beklædningslaget og substratmaterialet danner en metallurgisk kombination og holder sammensætningen af ​​beklædningslaget stort set uændret.Laserlegerings- og laserbeklædningsteknologi bruges hovedsageligt til at forbedre overfladens slidstyrke, korrosionsbestandighed og klassificeringsbestandighed af titanlegeringer.

På nuværende tidspunkt er laserbeklædningsteknologi blevet brugt i vid udstrækning til reparation og modifikation af metaloverflader.Men selvom traditionel laserbeklædning har fordelene og egenskaberne ved fleksibel behandling, specialformet reparation, brugerdefineret additiv osv., er dens arbejdseffektivitet lav, og den kan stadig ikke opfylde kravene til hurtig produktion og forarbejdning i stor skala i nogle produktionsfelter.For at imødekomme behovene for masseproduktion og forbedre effektiviteten af ​​beklædning kom højhastigheds laserbeklædningsteknologi til.

Højhastigheds laserbeklædningsteknologi kan realisere kompakt og defektfri beklædningslag.Overfladekvaliteten af ​​beklædningslaget er kompakt, metallurgisk vedhæftning til underlaget, ingen åbne defekter, og overfladen er glat.Det kan ikke kun behandles på den roterende krop, men også på den plane og komplekse overflade.Gennem kontinuerlig teknisk optimering kan denne teknologi bruges i vid udstrækning inden for kul, metallurgi, offshore platforme, papirfremstilling, civile apparater, biler, skibe, olie, rumfartsindustri og blive en grøn genfremstillingsproces, der kan erstatte traditionel galvaniseringsteknologi.

7. Lasergravering

Lasergravering er en laserbehandlingsproces, der bruger CNC-teknologi til at projicere en højenergilaserstråle på materialets overflade og bruger den termiske effekt, der genereres af laser til at producere klare mønstre på materialets overflade.Den fysiske denaturering af smeltning og forgasning af forarbejdningsmaterialer under bestråling af lasergravering kan gøre det muligt for lasergravering at opnå behandlingsformål.Lasergravering er at bruge laser til at gravere ord på en genstand.Ordene udskåret af denne teknologi har ingen hak, overfladen af ​​objektet er glat og flad, og håndskriften vil ikke blive slidt.Dens funktioner og fordele omfatter: sikker og pålidelig;Præcis og omhyggelig, præcisionen kan nå 0,02 mm;Spar miljøbeskyttelse og materialer under forarbejdning;Højhastigheds-, højhastighedsgravering i henhold til outputtegningerne;Lave omkostninger, ikke begrænset af forarbejdningsmængde osv.

overfladebehandling 3

8. Laser 3D print

Processen vedtager laserbeklædningsteknologi, som bruger laser til at bestråle pulverstrømmen, der transporteres af dysen for direkte at smelte det simple stof eller legeringspulver.Efter laserstrålen forlader, størkner legeringsvæsken hurtigt for at realisere den hurtige prototyping af legeringen.På nuværende tidspunkt er det blevet meget brugt i industriel modellering, maskinfremstilling, rumfart, militær, arkitektur, film og tv, husholdningsapparater, let industri, medicin, arkæologi, kultur og kunst, skulptur, smykker og andre områder.

overfladebehandling 4

9. Typiske industrielle anvendelser af laser overfladebehandling og genfremstilling

På nuværende tidspunkt er laseroverfladebehandling og additive fremstillingsteknologier, processer og udstyr meget udbredt i metallurgi, minemaskiner, forme, oliekraft, hardwareværktøjer, jernbanetransit, rumfart, maskiner og andre industrier.

 

10. Anvendelse af laser galvanisering teknologi

Laser galvanisering er en ny højenergi stråle galvanisering teknologi, som er af stor betydning for produktion og reparation af mikroelektroniske enheder og storskala integrerede kredsløb.På nuværende tidspunkt, selvom princippet om lasergalvanisering, laserablation, plasmalaseraflejring og laserjet stadig er under forskning, er deres teknologier blevet anvendt.Når en kontinuerlig laser eller pulslaser bestråler katodeoverfladen i galvaniseringsbadet, kan ikke kun aflejringshastigheden af ​​metal forbedres væsentligt, men også computeren kan bruges til at styre laserstrålens bane for at opnå den uafskærmede belægning af forventet kompleks geometri.

Anvendelsen af ​​laser galvanisering i praksis er hovedsageligt baseret på følgende to karakteristika:

(1) Hastigheden i laserbestrålingsområdet er meget højere end galvaniseringshastigheden i kroppen (ca. 103 gange);

(2) Lasers kontrolevne er stærk, hvilket kan få den nødvendige del af materialet til at udfælde den nødvendige mængde metal.Almindelig galvanisering finder sted på hele elektrodesubstratet, og galvaniseringshastigheden er langsom, så det er svært at danne komplekse og fine mønstre.Lasergalvanisering kan justere laserstrålen til mikrometerstørrelse og udføre uafskærmet sporing på mikrometerstørrelse.Til kredsløbsdesign, kredsløbsreparation og lokal afsætning på mikroelektroniske konnektorkomponenter bliver denne type højhastighedskortlægning mere og mere praktisk.

Sammenlignet med almindelig galvanisering er dens fordele:

(1) Hurtig deponeringshastighed, såsom laserforgyldning op til 1 μ M/s, laserkobberbelægning op til 10 μ M/s, laserjet-forgyldning op til 12 μ M/s, laserstrålekobberbelægning op til 50 μ m/s;

(2) Metalaflejring forekommer kun i laserbestrålingsområdet, og lokal afsætningsbelægning kan opnås uden afskærmningsforanstaltninger, hvilket forenkler produktionsprocessen;

(3) Belægningsvedhæftningen er væsentligt forbedret;

(4) Let at realisere automatisk kontrol;

(5) Gem ædle metaller;

(6) Spar udstyrsinvestering og behandlingstid.

Når en kontinuerlig laser eller impulslaser bestråler katodeoverfladen i galvaniseringsbadet, kan ikke kun afsætningshastigheden af ​​metal forbedres væsentligt, men også computeren kan styre laserstrålens bevægelsesspor for at opnå den uafskærmede belægning med det forventede kompleks geometri.Den nuværende nye teknologi til laserjetforstærket galvanisering kombinerer den laserforstærkede galvaniseringsteknologi med sprøjtning af galvaniseringsopløsningen, så laseren og pletteringsopløsningen samtidigt kan skyde til katodeoverfladen, og masseoverførselshastigheden er meget hurtigere end masseoverførselshastigheden af mikroomrøringen forårsaget af laserbestråling, hvorved der opnås en meget høj deponeringshastighed.

overfladebehandling 5

Fremtidig udvikling og innovation

I fremtiden kan udviklingsretningen for laseroverfladebehandling og additivt fremstillingsudstyr opsummeres som følger:

· Høj effektivitet - høj forarbejdningseffektivitet, der opfylder den hurtige produktionsrytme i moderne industri;

· Høj ydeevne - udstyret har forskellige funktioner, stabil ydeevne og er velegnet til forskellige arbejdsforhold;

·Høj intelligens – intelligensniveauet forbedres konstant, med mindre manuel indgriben;

· Lave omkostninger - udstyrsomkostninger er kontrollerbare, og omkostningerne til forbrugsvarer reduceres;

·Tilpasning – personlig tilpasning af udstyr, præcis eftersalgsservice,

·Og compounding – kombinerer laserteknologi med traditionel behandlingsteknologi.


Indlægstid: 17. september 2022

  • Tidligere:
  • Næste: