Lasertechnologie staat al lange tijd bekend om het uitgebreide gebruik ervan bij lassen, snijden en markeren, en pas in deze twee jaar, met de geleidelijke popularisering van laserreiniging, is het concept van laseroppervlaktebehandeling steeds populairder geworden. de focus van de aandacht en verscheen in de hoofden van mensen. Laserverwerking op contactloze wijze, hoge flexibiliteit, hoge snelheid, geen geluid, kleine hittebeïnvloede zone zonder schade aan het substraat, geen verbruiksartikelen en milieuvriendelijk koolstofarm.
Laser oppervlaktebehandelingkent naast laserreinigen eigenlijk een zeer groot aantal toepassingscategorieën, zoals laserpolijsten, lasercladding, laserquenchen enzovoort. Deze methoden worden gebruikt om de specifieke fysisch-chemische eigenschappen van het materiaaloppervlak te veranderen, bijvoorbeeld om het oppervlak hydrofoob te maken, of laserpulsen om een diameter van ongeveer 10 micron te produceren, de diepte van slechts een paar micron van kleine depressies , als een manier om de ruwheid te vergroten, de hechting van het oppervlak te verbeteren, enzovoort.
In aanvulling oplaserreinigingKent u de volgende soorten laseroppervlaktebehandeling?
Laser blussen
Laserharden is een van de oplossingen voor het bewerken van zwaar belaste en complexe componenten, waardoor hogere spanningen en een langere levensduur mogelijk zijn voor onderdelen met hoge slijtage, zoals nokkenassen en buiggereedschappen.
Het werkt door de huid van een koolstofhoudend werkstuk te verwarmen tot een temperatuur iets onder de smelttemperatuur (900 - 1400 graad, 40 procent van het bestraalde vermogen wordt geabsorbeerd), zodat de koolstofatomen in het metaalrooster opnieuw worden gerangschikt ( austenitisatie), en vervolgens verwarmt de laserstraal het oppervlak gestaag in de richting van de toevoer, en koelt het materiaal rond de laserstraal zo snel af terwijl de laserstraal beweegt dat het metalen rooster niet meer in zijn oorspronkelijke vorm kan terugkeren, wat resulteert in martensiet, wat een Dit resulteert in martensiet en een aanzienlijke toename van de hardheid.
De hardingsdiepte van de buitenste lagen koolstofstaal die wordt bereikt door laserharden is doorgaans 0.1-1,5 mm, en kan bij sommige materialen 2,5 mm of groter zijn. De voordelen ten opzichte van conventionele hardingsmethoden zijn:
1. De gerichte warmte-inbreng is beperkt tot een gelokaliseerd gebied, wat resulteert in vrijwel geen kromtrekken van componenten tijdens de bewerking. De herbewerkingskosten worden verlaagd of zelfs helemaal geëlimineerd;
2. verharding zelfs op complexe geometrieën en precisiecomponenten, waardoor nauwkeurige verharding mogelijk is van plaatselijk beperkte functionele oppervlakken die niet kunnen worden gehard met conventionele hardingsmethoden;
zonder vervorming. Conventionele hardingsprocessen veroorzaken vervorming als gevolg van een hogere energie-input en uitdoving, maar tijdens laserharden kan de warmte-inbreng nauwkeurig worden geregeld dankzij lasertechnologie en temperatuurregeling. Het onderdeel blijft vrijwel ongerept;
De hardheidsgeometrie van het onderdeel kan snel en "on the fly" worden gewijzigd. Dit betekent dat het niet nodig is om de optiek/het gehele systeem om te bouwen.
Laser beharing
Lasergroeven is een van de procesinstrumenten voor oppervlaktemodificatie van metalen materialen. Tijdens het structureringsproces creëert de laser regelmatig gerangschikte geometrieën in lagen of substraten om doelbewust technische eigenschappen te wijzigen en nieuwe functies te ontwikkelen. Het proces omvat doorgaans het gebruik van laserstraling (meestal korte pulsen laserlicht) om op reproduceerbare wijze regelmatig gerangschikte geometrieën op een oppervlak te genereren. De laserstraal smelt het materiaal op een gecontroleerde manier en wordt door een passend procesmanagement in de gedefinieerde structuur gestold.
Hydrofobe oppervlaktestructuren zorgen er bijvoorbeeld voor dat water van het oppervlak kan stromen. Door submicronstructuren op oppervlakken te creëren met ultrakorte gepulseerde lasers kan deze eigenschap worden gerealiseerd en kan de te creëren structuur nauwkeurig worden gecontroleerd door de laserparameters te variëren. Het tegenovergestelde effect, bijvoorbeeld hydrofiele oppervlakken, kan ook worden gerealiseerd.
Auto-panelen om te schilderen, je moet het oppervlak van de dunne plaat uniforme verdeling van "micro-pit" maken om de hechting van verf te verbeteren, met duizenden tot tienduizenden keren per seconde gepulseerde laserstraal die zich concentreert op het oppervlak van de rolincident op de rol, in het focuspunt op het roloppervlak om een kleine oplosbare plas te vormen, tegelijkertijd aan de kant van de micro-oplosbare plas die blaast, zodat de oplosbare plas gesmolten materiaal volgens de gespecificeerde vereisten zo veel als mogelijk opstapelen naar het zwembad! De rand van de vorming van boogvormige lipjes, deze kleine lipjes en micro-putjes kunnen niet alleen de ruwheid van het materiaaloppervlak verbeteren om de hechting van verf te vergroten, maar ook de oppervlaktehardheid van het materiaal verbeteren om de levensduur te verlengen.
Bepaalde eigenschappen worden gegenereerd door laserstructurering, zoals de wrijvingseigenschappen of de elektrische en thermische geleidbaarheid van sommige metalen materialen. Bovendien verhoogt het laserstructureren de hechtsterkte en de levensduur van het werkstuk.
Vergeleken met traditionele methoden is het laserstructureren van oppervlakken milieuvriendelijker, omdat er geen extra straalmiddelen of chemicaliën nodig zijn; herhaalbaar en nauwkeurig, lasers maken gecontroleerde structuren mogelijk die tot op de micron nauwkeurig zijn en zeer gemakkelijk te repliceren; onderhoudsarm, lasers zijn contactloos en daarom absoluut slijtagevrij in vergelijking met slijtvaste mechanische gereedschappen; en er is geen nabewerking nodig, omdat er geen smeltresten of andere bewerkingsresten achterblijven op het laserbewerkte onderdeel.
Laserverblindende oppervlakteafwerking
Lasertemperen wordt vaak gebruikt bij laserverblindende oppervlaktebehandeling, ook wel laserkleurmarkering genoemd. Het principe van het proces is dat het laserverwarmingsmateriaal, het metaal lokaal wordt verwarmd tot iets onder het smeltpunt, in de juiste procesparameters, op dit moment zal de structuur van de poort veranderen; in het oppervlak van het werkstuk zal een oxidelaag vormen, deze filmlaag in de lichtinstraling, de invallende lichtinterferentie zodat op dit moment een verscheidenheid aan temperkleuren ontstaat, het oppervlak van de laag gegenereerd door deze laag kleurrijke markeerlaag, Omdat het niet nodig is om de observatiehoek te veranderen, zal het markeringspatroon worden gewijzigd uit een verscheidenheid aan verschillende kleuren.
Deze kleuren blijven temperatuurstabiel tot ca. 200 graden. Bij hogere temperaturen keert de poort terug naar de oorspronkelijke staat - de markering verdwijnt. De oppervlaktekwaliteit blijft intact. Bij toepassingen ter bestrijding van namaak wordt een hoge mate van veiligheid en traceerbaarheid bereikt. Naast de nieuwe zwarte markering met ultrakorte gepulseerde lasers, die de afgelopen jaren een gevestigde waarde heeft verworven op het gebied van de medische technologie, is deze ook bij uitstek geschikt voor productmarkering en daarmee voor unieke traceerbaarheid volgens de UDI-richtlijn.
Laser smelten
Het is een additief productieproces dat geschikt is voor hybride materialen van metaal en metaalkeramiek. Hiermee kunnen 3D-geometrieën worden gemaakt of gewijzigd. Met deze productiemethode kunnen lasers ook worden gebruikt voor reparatie of coating. Zo wordt in de lucht- en ruimtevaartsector additieve productie gebruikt om turbinebladen te repareren.
Bij de gereedschaps- en matrijzenbouw kunnen gescheurde of versleten randen en gevormde functionele oppervlakken worden gerepareerd of zelfs plaatselijk worden gepantserd. Om slijtage en corrosie te voorkomen worden lagerlocaties, rollen of hydraulische componenten gecoat in energietechnologie of petrochemie. Additive manufacturing wordt ook gebruikt in de automobielindustrie. Hier worden talrijke componenten gewijzigd.
Bij conventionele lasermetaalbekleding verwarmt de laserstraal het werkstuk eerst plaatselijk en vormt vervolgens een gesmolten poel. Fijne metaalpoeders worden vervolgens vanuit het mondstuk van de laserbewerkingskop rechtstreeks in het gesmolten bad gespoten. Tijdens het lasersmelten van metaal met hoge snelheid worden de poederdeeltjes al bijna tot smelttemperatuur boven het substraatoppervlak verwarmd. Hierdoor is er minder tijd nodig om de poederdeeltjes te smelten.
Het effect: een aanzienlijke verhoging van de processnelheid. Door kleinere thermische effecten maakt het hogesnelheidslasermetaalsmelten het ook mogelijk om materialen te coaten die zeer gevoelig zijn voor hitte, zoals aluminiumlegeringen en gietijzerlegeringen. Met het HS-LMD-proces kunnen op rotatiesymmetrische oppervlakken hoge oppervlaktesnelheden tot 1500 cm²/min worden bereikt, terwijl voedingssnelheden tot enkele honderden meters per minuut kunnen worden gerealiseerd.
Dure onderdelen of mallen kunnen snel en eenvoudig worden gerepareerd door middel van laserpoederlasermetaalcladding. Schade, groot of klein, kan snel en vrijwel zonder sporen worden gerepareerd. Ook ontwerpwijzigingen zijn mogelijk. Dit bespaart tijd, energie en materiaal. Vooral voor dure metalen zoals nikkel of titanium is het zeer de moeite waard. Typische voorbeelden van toepassingen zijn turbinebladen, verschillende zuigers, kleppen, assen of mallen.
Laser-warmtebehandeling
Duizenden miniatuurlasers (VCSEL's) zijn op één chip gemonteerd. Elke zender is uitgerust met 56 van dergelijke chips, terwijl een module uit meerdere zenders bestaat. Het rechthoekige stralingsgebied kan miljoenen microlasers bevatten en kan meerdere kilowatts infrarood laservermogen leveren.
VCSEL's genereren nabij-infraroodstralen met een stralingsintensiteit van 100 W/cm² door middel van een grote, gerichte rechthoekige straaldoorsnede. In principe is deze technologie geschikt voor alle industriële processen die een uiterst nauwkeurige oppervlakte- en temperatuurbeheersing vereisen.
Laser-warmtebehandelingsmodules zijn bijzonder geschikt voor verwarmingstoepassingen op grote oppervlakken waarbij precisie en flexibiliteit vereist zijn. Vergeleken met conventionele verwarmingsmethoden biedt dit nieuwe verwarmingsproces een hogere mate van flexibiliteit, precisie en kostenbesparingen.
De technologie kan worden gebruikt om cellen in zakjes af te dichten om te voorkomen dat de folie kreukt, waardoor de levensduur van de cellen wordt verlengd. Het kan ook worden gebruikt in toepassingen zoals het drogen van celfolies, het licht impregneren van zonnepanelen en het nauwkeurig behandelen van het te verwarmen gebied voor specifieke materialen zoals staal en siliciumwafels.
Laserpolijsten
Het mechanisme vanlaserpolijsttechnologieis oppervlakte-nauwe fusie en oppervlakte-over-fusie, waarbij gebruik wordt gemaakt van het opnieuw smelten van het oppervlak en het opnieuw stollen van de met laser opnieuw gesmolten laag. Wanneer een metalen oppervlak wordt bestraald door een laser met voldoende hoge energie, ondergaat het oppervlak een zekere mate van hersmelten en herverdeling, en worden gladde oppervlakken bereikt door oppervlaktetrekspanningen en zwaartekracht voordat ze stollen.
De gehele dikte van de smeltlaag is kleiner dan de hoogte van dal tot piek, waardoor het gehele gesmolten metaal de nabijgelegen troggen kan vullen, waarbij de drijvende kracht voor deze vulling het capillaire effect is, terwijl een dikkere smeltlaag het vloeibare metaal induceert. om vanuit het midden van het smeltbad naar buiten te stromen, waarbij de drijvende kracht voor de herverdeling het thermocapillaire effect of Marconi-effect is.
Toepassingsvoorbeelden zoals siliciumcarbide-keramiek, het materiaal voor lichtgewicht en grote optische componenten van telescopen (vooral grote en complex gevormde spiegels). RB-SiC, als een typisch complex-fasemateriaal met hoge hardheid, heeft een moeilijke en inefficiënte techniek voor het nauwkeurig polijsten van oppervlakken. Door het oppervlak van RB-SiC dat vooraf is gecoat met Si-poeder te modificeren met een femtoseconde laser, kan na slechts 4,5 uur polijsten een optisch oppervlak met oppervlakteruwheid Sq van 4,45 nm worden verkregen, wat de polijstefficiëntie met meer dan drie keer verbetert vergeleken met direct slijpen en polijsten. Laserpolijsten wordt ook veel gebruikt bij het polijsten van mallen, nokken en turbinebladen.
Laserstralen
Laserimpactpeening, ook bekend als laserstralen, is een laserbestraling met hoge energiedichtheid, hoge focus en korte puls (λ=1053nm) van het oppervlak van de metalen onderdelen, oppervlaktemetaal (of absorptielaag) in de hoge vermogensdichtheid van de rol van de laser bij de onmiddellijke vorming van de plasma-explosie, de explosie van de schokgolf in de beperkingen op de grenslaag van de metalen delen in de overdracht, zodat de oppervlaktelaag van korrels compressieve plastische vervorming in het oppervlak produceert laag van de onderdelen in een dikker bereik Verkrijg resterende drukspanning, korrelverfijning en andere oppervlakteversterkende effecten. Vergeleken met traditioneel mechanisch gritstralen heeft het de volgende voordelen
1. Sterke richtingsgevoeligheid: de laser werkt onder een gecontroleerde hoek op het metalen oppervlak, met een hoge energieomzettingsefficiëntie, terwijl de mechanische projectielinslaghoek willekeurig is;
2. Grote kracht: laserstralende plasmastoot gegenereerd door de momentane druk tot enkele GPa; vermogensdichtheid: de piekvermogensdichtheid van de laserinslag bereikt enkele tientallen GW/cm2;
Goede oppervlakte-integriteit: laserinslag op het oppervlak heeft vrijwel geen sputtereffect en na mechanisch kogelstralen wordt de oppervlaktemorfologie beschadigd, waardoor spanningsconcentraties ontstaan.
Laserimpact nadat de maximale drukspanningswaarde beter is, de resterende drukspanning op het oppervlak is met ongeveer 40 procent tot 50 procent toegenomen, de levensduur van het werkstuk tegen vermoeidheid, weerstand tegen hoge temperaturen en buigvormen en andere gerelateerde indicatoren van numerieke waarde zijn aanzienlijk verbeterd . Momenteel wordt het toegepast op het gebied van oppervlaktebehandeling van vliegtuigen, oppervlaktebehandeling van vliegtuigmotoren, enzovoort.
