Каковы применения лазерных технологий при обработке поверхностей?

Лазерная обработка поверхности — это использование лазерного луча высокой плотности для бесконтактного нагрева поверхности материала. Технология модификации поверхности реализуется путем кондуктивного охлаждения самой поверхности материала. Это приносит большую пользу для улучшения механических и физических свойств поверхности материала, а также повышения износостойкости, коррозионной стойкости и усталостной стойкости деталей. В последние годы технологии лазерной обработки поверхности, такие как лазерная очистка, лазерная закалка, лазерное легирование, лазерное ударное упрочнение, лазерный отжиг, а также лазерная наплавка, лазерная 3D-печать, лазерное нанесение покрытий и другие технологии лазерного аддитивного производства, открыли широкие перспективы применения. .

Лазерная чисткаэто быстро развивающаяся новая технология очистки поверхности, в которой используется высокоэнергетический импульсный лазерный луч для облучения поверхности заготовки, так что поверхность грязи, частиц или покрытия мгновенно испаряется или удаляется при расширении, чтобы обеспечить чистый процесс. Лазерная очистка в основном делится на удаление ржавчины, удаление масла, удаление краски, покрытие и другие процессы; В основном используется для очистки металла, очистки культурных реликвий, очистки зданий и так далее. Благодаря своим комплексным функциям, точной и гибкой обработке, высокой эффективности и энергосбережению, защите окружающей среды, отсутствию повреждения подложки, интеллекту, хорошему качеству очистки, безопасности, широкому спектру применения и другим характеристикам и преимуществам, он становится все более популярным в различные промышленные области.

По сравнению с традиционными методами очистки, такими как очистка механическим трением, очистка от химической коррозии, очистка сильным ударом жидкими твердыми частицами, высокочастотная ультразвуковая очистка, лазерная очистка имеет очевидные преимущества.

Лазерная закалкаиспользует высокоэнергетический лазер в качестве источника тепла, чтобы быстро сделать металлическую поверхность горячей и холодной, мгновенно завершить процесс закалки, получить высокую твердость, сверхтонкую мартенситную структуру, улучшить твердость и износостойкость металлической поверхности и сформировать сжимающую нагрузка на поверхность для повышения усталостной прочности. Основные преимущества этого процесса включают небольшую зону термического влияния, небольшую деформацию, высокую степень автоматизации, хорошую гибкость селективной закалки, высокую твердость очищенного зерна и интеллектуальную защиту окружающей среды. Например, лазерное пятно можно отрегулировать для гашения положения любой ширины; Во-вторых, лазерная головка связана с многоосным роботом для закалки заданной области сложных деталей. Например, лазерная закалка очень горячая и холодная, а напряжение и деформация закалки невелики. Деформацию заготовки до и после лазерной закалки можно практически игнорировать, поэтому она особенно подходит для поверхностной обработки деталей, требующих высокой точности.

В настоящее время лазерная закалка успешно применяется для упрочнения поверхности изнашиваемых деталей в автомобильной промышленности, производстве пресс-форм, метизов и машиностроении, особенно для увеличения срока службы зубчатых колес, поверхности вала, направляющей, губок, пресс-форм. и другие изнашиваемые детали, и эффект замечательный. Особенности лазерной закалки следующие:

1) Лазерная закалка представляет собой быстрый нагрев, самоохлаждение, не требует изоляции печи и закалки СОЖ. Это экологически чистый процесс термообработки, обеспечивающий защиту окружающей среды, с помощью которого можно легко реализовать равномерную закалку больших поверхностей формы;

2) Поскольку скорость лазерного нагрева высокая, зона термического воздействия мала, а закалка при сканирующем нагреве поверхности представляет собой мгновенную закалку при локальном нагреве, поэтому деформация обработанной формы очень мала;

3) Благодаря небольшому углу расхождения лазерного луча он имеет хорошую направленность и может выполнять точную локальную закалку поверхности формы через систему световодов;

4) Глубина закаленного слоя лазерной закалки поверхности обычно составляет 0,3 ~ 1,5 мм.

Лазерный отжиг — это процесс термообработки, при котором лазер нагревает поверхность материала, подвергает материал воздействию высоких температур в течение длительного периода времени, а затем медленно охлаждает его. Основная цель процесса — снять напряжение, повысить пластичность и ударную вязкость материала, а также создать специальную микроструктуру. Он может регулировать структуру матрицы, уменьшать твердость, измельчать зерно и устранять внутренние напряжения. В последние годы технология лазерного отжига также стала новым процессом в промышленности обработки полупроводников, который может значительно улучшить интеграцию интегральных схем.

Технология лазерного ударного упрочнения — это своего рода высокая технология, в которой используется плазменная ударная волна, генерируемая сильным лазерным лучом, для улучшения противоусталостных, противоизносных и антикоррозионных свойств металлических материалов. Его преимущества заключаются в отсутствии зоны термического воздействия, высоком использовании энергии, высокой скорости деформации, хорошей управляемости и значительном упрочняющем эффекте. В то же время лазерное ударное упрочнение характеризуется более глубоким остаточным сжимающим напряжением, лучшей микроструктурой и целостностью поверхности, лучшей термической стабильностью и более длительным сроком службы. В последние годы эта технология быстро развивалась, и она очень полезна в аэрокосмической сфере и национальной обороне. Кроме того, роль использования покрытия заключается в основном в защите заготовки от лазерного ожога и повышении поглощения лазерной энергии, а обычно используемыми материалами покрытия являются черная краска и алюминиевая фольга.

Лазерная дробеструйная обработка (LP), также известная как лазерное ударное упрочнение (LSP), представляет собой процесс, применяемый в области обработки поверхностей, то есть использование импульсных мощных лазерных лучей для создания остаточного напряжения в материале для улучшения его прочности. устойчивость поверхности материала к повреждениям (например, износостойкость и усталостная прочность) или для повышения прочности тонкого сечения материала для повышения поверхностной твердости материала.

В отличие от большинства приложений обработки материалов, LSP не использует мощность лазера для термообработки для достижения желаемых результатов, а вместо этого использует воздействие луча для обработки. Мощный лазерный луч с мощным коротким импульсом воздействует на поверхность заготовки.

Луч света попадает на металлическую заготовку, мгновенно превращая заготовку в тонкий слой плазмы и оказывая на заготовку давление ударной волны. Иногда на заготовку наносится тонкий слой непрозрачной плакировки для замены напыления металла. Для создания давления плазма (обычно вода) захватывается с помощью других прозрачных оболочек или инерционных интерференционных слоев.

Плазма создает эффект ударной волны, изменяя микроструктуру поверхности заготовки в точке удара, что, в свою очередь, создает цепную реакцию расширения и сжатия металла. Глубокое сжимающее напряжение, возникающее в результате этой реакции, может продлить срок службы компонента.

Лазерное легирование - это новая технология модификации поверхности, которая позволяет получить аморфное монокристаллическое армированное керметное композитное покрытие на поверхности деталей конструкции в соответствии с различными условиями эксплуатации авиационных материалов с помощью лазерного луча с высокой плотностью энергии и высокой скоростью нагрева и конденсации. По сравнению с технологией лазерного легирования, технология лазерной наплавки имеет меньшую степень разбавления подложки в ванне расплава, меньшую зону термического влияния, меньшую термическую деформацию заготовки и меньший процент брака заготовки после обработки лазерной наплавкой. Лазерная наплавка может значительно улучшить свойства поверхности материалов, может быть отремонтирована из-за износа материалов, с высокой эффективностью, быстрой скоростью, экологичной защитой окружающей среды, отсутствием загрязнения и хорошими характеристиками заготовки после обработки.

Лазерная наплавкаТехнология также является одной из новых технологий модификации поверхности, представляющей направление развития и уровень разработки поверхности. Технология лазерной наплавки стала горячей точкой при изучении модификации поверхности титановых сплавов из-за ее преимуществ, заключающихся в отсутствии загрязнения и металлургической связи между покрытием и подложкой. Лазерная наплавка керамического покрытия или композитного покрытия, армированного керамическими частицами, является эффективным способом повышения износостойкости поверхности титановых сплавов. В соответствии с фактическими условиями работы выбирается соответствующая система материалов, а наилучшие технологические требования могут быть достигнуты с помощью технологии лазерной наплавки. Технология лазерной наплавки позволяет восстанавливать различные вышедшие из строя детали, например, лопасти авиационных двигателей.

Разница между лазерным легированием поверхности и лазерной наплавкой поверхности заключается в том, что легирующий слой формируется путем смешивания добавляемых легирующих элементов и поверхности подложки в жидком состоянии. Лазерная наплавка поверхности заключается в расплавлении всего предварительного покрытия и расплавлении поверхности подложки, так что слой оболочки и материал подложки образуют металлургическую комбинацию и сохраняют состав слоя оболочки практически неизменным. Технологии лазерного легирования и лазерной наплавки в основном используются для улучшения поверхностной износостойкости, коррозионной стойкости и прочности титановых сплавов.

В настоящее время технология лазерной наплавки широко используется при ремонте и модификации металлических поверхностей, но, хотя традиционная лазерная наплавка имеет преимущества и характеристики гибкой обработки, фасонного ремонта, индивидуальных добавок и т. д., эффективность работы низка, и потребности в крупномасштабном и быстром производстве и переработке, необходимые в некоторых областях производства, не могут быть удовлетворены. Чтобы удовлетворить потребности крупносерийного и высокоскоростного производства и повысить эффективность наплавки, возникла технология высокоскоростной лазерной наплавки.

Обработка лазерной гравировки представляет собой использование технологии числового управления в качестве основы, лазерный луч высокой энергии проецируется на поверхность материала, использование лазерного теплового эффекта, поверхность материала для создания четкой картины процесса лазерной обработки. Физическая деформация обрабатываемого материала при мгновенном плавлении и газификации под воздействием лазерной гравировки позволяет лазерной гравировке реализовать цель обработки. Лазерная гравировка — это использование лазера для написания слов на объекте. Эта технология вырезает слово без следов, поверхность объекта гладкая и плоская, надпись не изнашивается. К его особенностям и преимуществам относятся: безопасность и надежность; Точный и точный, точность может достигать 0.02 мм; Экономия окружающей среды, обработка экономит материалы; Высокая скорость, высокоскоростная гравировка в соответствии с выходным рисунком; Низкая стоимость, не ограниченная количеством обработок.

В этом процессе используется технология лазерной наплавки, использование сопла лазерного облучения, передающего поток порошка, непосредственное плавление элементарного порошка или порошка сплава, после выхода лазерного луча жидкость сплава быстро затвердевает, что обеспечивает быстрое формование сплава. В настоящее время он широко используется в промышленном моделировании, машиностроении, аэрокосмической, военной, архитектуре, кино и телевидении, бытовой технике, легкой промышленности, медицине, археологии, культуре и искусстве, скульптуре, ювелирных изделиях и других областях.

В настоящее время технологии, процессы и оборудование лазерной обработки поверхности и аддитивного производства широко используются в металлургии, горнодобывающем машиностроении, пресс-формах, нефтяной энергетике, метизах, железнодорожном транспорте, аэрокосмической, машиностроительной и других отраслях.

Лазерная гальваника — новая технология высокоэнергетической гальваники, имеющая большое значение для производства и ремонта микроэлектронных устройств и больших интегральных схем. В настоящее время, хотя принципы лазерного покрытия, лазерной абляции, плазменного лазерного осаждения и лазерной инъекции все еще находятся в стадии исследования, эта технология уже используется. При облучении катодной поверхности гальванической ванны непрерывным или импульсным лазером можно не только значительно улучшить скорость осаждения металла, но и получить неэкранированное покрытие с ожидаемой сложной геометрией за счет управления траекторией. лазерного луча с помощью компьютера.

По сравнению с обычной гальваникой ее преимуществами являются:

(1) Скорость осаждения высокая, например, лазерное золочение до 1 мкм/с, лазерное меднение до 10 мкм/с, лазерное струйное золочение до 12 мкм/с, лазерное струйное меднение до 50 мкм/с;

(2) Осаждение металла происходит только в зоне лазерного облучения, а локальное осаждение покрытия может быть получено без использования защитных мер, что упрощает производственный процесс;

(3) сила сцепления покрытия значительно улучшается;

(4) Легко добиться автоматического управления;

(5) Экономьте драгоценные металлы;

(6) Экономия инвестиций в оборудование и время обработки.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. — высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях и разработках, производстве и продаже автоматических машин для лазерной наплавки, высокоскоростных машин для лазерной наплавки, машин для лазерной закалки, машин для лазерной сварки и оборудования для лазерной 3D-печати. Наша продукция экономически эффективна и продается внутри страны и за рубежом. Если вы заинтересованы в нашей продукции, свяжитесь с нами по адресу bob@gshenglaser.com.