Ilgą laiką lazerinės technologijos buvo žinomos dėl plataus naudojimo suvirinant, pjaustant ir ženklinant, ir tik per šiuos dvejus metus, palaipsniui populiarėjant valymui lazeriu, paviršiaus apdorojimo lazeriu samprata tapo vis plačiau. dėmesio centre ir atsirado žmonių galvose. Lazerinis apdorojimas nekontaktiniu būdu, didelis lankstumas, didelis greitis, be triukšmo, maža šilumos paveikta zona, nepažeidžiant pagrindo, be eksploatacinių medžiagų ir mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių medžiagų.
Lazerinis paviršiaus apdorojimas, be valymo lazeriu, iš tikrųjų turi labai daug pritaikymo kategorijų, tokių kaip poliravimas lazeriu, dengimas lazeriu, gesinimas lazeriu ir pan. Šie metodai naudojami specifinėms fizikinėms ir cheminėms medžiagos paviršiaus savybėms pakeisti, pavyzdžiui, kad paviršius būtų apdorotas hidrofobine funkcija, arba lazerio impulsais, kurių skersmuo būtų apie 10 mikronų, o mažų įdubimų gylis – tik keli mikronai. , kaip būdas padidinti šiurkštumą, pagerinti paviršiaus sukibimą ir pan.
Be valymo lazeriu, ar žinote šiuos paviršiaus apdorojimo lazeriu būdus?
Grūdinimas lazeriu
Grūdinimas lazeriu yra vienas iš sprendimų apdirbant labai įtemptas ir sudėtingas dalis, leidžiančias labiau susidėvėjusias dalis, tokias kaip skirstomieji velenai ir lenkimo įrankius, paveikti didesniu įtempimu, kad būtų ilgesnis jų tarnavimo laikas.
Jis veikia kaitinant anglies turinčio ruošinio odą iki temperatūros, kuri yra šiek tiek žemesnė už lydymosi temperatūrą (900 - 1400 laipsnis , sugeriama 40 procentų apšvitintos galios), todėl anglies atomai metalinėje gardelėje persitvarko ( austenitizacija), o tada lazerio spindulys tolygiai šildo paviršių tiekimo kryptimi, o aplink lazerio spindulį esanti medžiaga atvėsta taip greitai, kai lazerio spindulys juda, kad metalinė gardelė nebegali grįžti į pradinę formą, todėl susidaro martensitas, atsiranda a Dėl to susidaro martensitas ir žymiai padidėja kietumas.
Išorinių anglinio plieno sluoksnių grūdinimo gylis, pasiekiamas grūdinant lazeriu, paprastai yra 0.1-1,5 mm, o kai kuriose medžiagose gali būti 2,5 mm ar didesnis. Privalumai, palyginti su įprastiniais grūdinimo metodais, yra šie:
- Tikslinė šilumos įvedimas yra apribotas tam tikroje vietoje, todėl apdirbant komponentai praktiškai nesikreipia. Perdirbimo kaštai sumažinami arba net visai panaikinami;
- Grūdinimas net sudėtingos geometrijos ir tikslių komponentų atveju, leidžiantis tiksliai sukietinti lokaliai ribotus funkcinius paviršius, kurių negalima sukietinti įprastais grūdinimo būdais;
- be iškraipymų. Įprasti grūdinimo procesai sukelia iškraipymus dėl didesnio energijos sąnaudų ir gesinimo, tačiau lazerinio grūdinimo metu šilumos tiekimas gali būti tiksliai kontroliuojamas dėl lazerinės technologijos ir temperatūros kontrolės. Komponentas išlieka beveik nesugadintas;
- Komponento kietumo geometrija gali būti keičiama greitai ir „skraidant“. Tai reiškia, kad nereikia konvertuoti optikos/visos sistemos.
Plaukų kirpimas lazeriu
Lazerinis apdirbimas yra vienas iš metalinių medžiagų paviršiaus modifikavimo procesų. Struktūrizavimo procese lazeris sukuria reguliariai išdėstytas geometrijas sluoksniuose arba substratuose, kad būtų galima nukreipti techninių savybių pokyčius ir sukurti naujas funkcijas. Procesas paprastai apima lazerio spinduliuotės (paprastai trumpų lazerio šviesos impulsų) naudojimą, kad būtų galima atkurti reguliariai išdėstytas geometrijas ant paviršiaus. Lazerio spindulys kontroliuojamai išlydo medžiagą ir tinkamai valdant procesą sukietėja į apibrėžtą struktūrą.
Paveikslėlis
Pavyzdžiui, hidrofobinės paviršiaus struktūros leidžia vandeniui nutekėti nuo paviršiaus. Submikronų struktūrų kūrimas ant paviršių ultratrumpų impulsų lazeriais leidžia realizuoti šią savybę, o kuriamą struktūrą galima tiksliai valdyti keičiant lazerio parametrus. Galimas ir priešingas efektas, pvz., hidrofiliniai paviršiai.
Norint dažyti automobilių plokštes, būtina tolygiai paskirstyti „mikroduobes“ lakšto paviršiuje, kad būtų sustiprintas dažų sukibimas. Impulsinis lazerio spindulys su tūkstančiais iki dešimčių tūkstančių impulsų per sekundę yra sufokusuojamas ir patenka į ritinėlių paviršių, kad fokusavimo taške ant ritinių paviršiaus susidarytų mažytis tirpus telkinys, o kartu ir šoninis pučiant ant mažyčio tirpaus telkinio, kad tirpiajame telkinyje esanti išlydyta medžiaga kuo daugiau susikauptų į tirpų telkinį pagal nurodytus reikalavimus. Lanko formos skirtukų formavimo kraštas, šie maži skirtukai ir mikro duobutės gali ne tik padidinti medžiagos paviršiaus šiurkštumą, kad padidėtų dažų sukibimas, bet ir pagerinti medžiagos paviršiaus kietumą, kad pailgėtų tarnavimo laikas.
Tam tikros savybės sukuriamos struktūrizuojant lazeriu, pavyzdžiui, trinties savybės arba kai kurių metalinių medžiagų elektrinis ir šilumos laidumas. Be to, lazerinis struktūravimas padidina ruošinio sukibimo stiprumą ir tarnavimo laiką.
Palyginti su tradiciniais metodais, paviršių struktūrizavimas lazeriu yra draugiškesnis aplinkai, nereikalaujantis papildomų abrazyvinių valymo priemonių ar chemikalų; pakartojami ir tikslūs lazeriai pasiekia kontroliuojamas struktūras, kurios yra tikslios iki mikronų ir kurias labai lengva atkartoti; nereikalaujantis priežiūros, lazeriai yra bekontakčiai, todėl visiškai nesidėvi, palyginti su greitai susidėvinčiais mechaniniais įrankiais; ir nereikia papildomo apdorojimo, nes ant lazeriu apdorotos dalies nelieka lydalo ar kitų apdirbimo likučių.
Paviršiaus apdorojimas lazeriu
Lazerinis grūdinimas dažniausiai naudojamas lazeriniam spalvotam paviršiui padengti, taip pat žinomas kaip lazerinis spalvų žymėjimas. Proceso principas yra tas, kad lazeriu kaitinant medžiagą, metalas lokaliai įkaista iki šiek tiek žemiau jo lydymosi temperatūros, esant atitinkamiems proceso parametrams, šiuo metu pasikeis vartų struktūra; ruošinio paviršiuje susidarys oksido sluoksnis, šis plėvelės sluoksnis apšvitinus šviesą, krintančios šviesos trukdžiai, kad šiuo metu būtų įvairių grūdinimo spalvų, paviršiuje susidarys spalvingo žymėjimo sluoksnio sluoksnis, išilgai nereikės keisti stebėjimo kampo, ženklinimo raštas bus pakeistas iš įvairių spalvų.
Droplet Laser skelbia ataskaitą apie itin greitą spalvingo paviršiaus apdorojimą lazeriu
Šios spalvos išlaiko stabilią temperatūrą iki maždaug 200 laipsnių. Esant aukštesnei temperatūrai, vartų temperatūra stabilizuojama. Esant aukštesnei temperatūrai, vartai grįžta į pradinę būseną – žymėjimas išnyksta. Paviršiaus kokybė išliks nepakitusi. Aukštas apsaugos ir atsekamumo lygis kovos su padirbinėjimu programose. Be naujo juodo žymėjimo su ultratrumpų impulsų lazeriais, jis taip pat puikiai tinka gaminių žymėjimui, taigi ir unikaliam atsekamumui pagal UDI direktyvą.
Lazerinis dengimas
yra priedų gamybos procesas, skirtas metalo ir kermeto hibridinėms medžiagoms. Taip galima sukurti arba modifikuoti 3D geometrijas. Naudojant šį gamybos būdą, lazeris taip pat gali būti naudojamas remontui ar dengimui. Todėl aviacijos ir kosmoso sektoriuje priedų gamyba naudojama turbinų menčių remontui.
Įrankių ir formų gamyboje įtrūkę ar susidėvėję kraštai ir suformuoti funkciniai paviršiai gali būti pataisyti ar net lokaliai šarvuoti. Siekiant išvengti susidėvėjimo ir korozijos, guolių vietos, ritinėliai arba hidrauliniai komponentai yra padengti energetikos technologijomis arba naftos chemija. O priedų gamyba taip pat naudojama automobilių gamyboje. Čia patobulinta daugybė komponentų.
Įprasto metalo lydymo lazeriu metu lazerio spindulys pirmiausia lokaliai įkaitina ruošinį, o tada sudaro išlydytą baseiną. Tada iš lazerinio apdorojimo galvutės antgalio smulkūs metalo milteliai purškiami tiesiai į išlydytą baseiną. Didelės spartos lazerinio metalo lydymo metu miltelių dalelės jau įkaista beveik iki lydymosi temperatūros virš pagrindo paviršiaus. Dėl to miltelių dalelėms ištirpinti reikia mažiau laiko.
Poveikis: žymiai padidina proceso greitį. Dėl mažesnio šiluminio efekto greitas metalo lydymas lazeriu leidžia dengti ir labai jautrias karščiui medžiagas, tokias kaip aliuminio lydiniai ir ketaus lydiniai. Naudojant HS-LMD procesą, galima pasiekti didelį paviršiaus greitį iki 1500 cm²/min ant sukimosi simetriškų paviršių, o padavimo greitis gali siekti iki kelių šimtų metrų per minutę.
Brangias detales ar formas galima greitai ir lengvai pataisyti naudojant lazerinį miltelinį lazerinį metalinį apkalą. Pažeidimai, dideli ar maži, gali būti greitai ir beveik be žymių pataisyti. Taip pat galimi dizaino pakeitimai. Tai taupo laiką, energiją ir medžiagas. Ypač verta naudoti brangius metalus, tokius kaip nikelis ar titanas. Tipiški panaudojimo pavyzdžiai yra turbinų mentės, įvairūs stūmokliai, vožtuvai, velenai ar formos.
Terminis apdorojimas lazeriu
Tūkstančiai miniatiūrinių lazerių (VCSEL) sumontuoti vienoje lustoje. Kiekvienas emiteris turi 56 tokius lustus, o modulį sudaro keli emitteriai. Stačiakampėje spinduliuotės srityje gali būti milijonai mikrolazerių ir gali būti keli kilovatai infraraudonųjų spindulių lazerio galios.
VCSEL generuoja artimųjų infraraudonųjų spindulių spindulius, kurių spinduliuotės intensyvumas yra 100 W/cm², naudodami didelį kryptingą stačiakampį pluošto skerspjūvį. Iš esmės ši technologija tinka visiems pramoniniams procesams, kuriems reikalinga itin tiksli paviršiaus ir temperatūros kontrolė.
Lazerinio terminio apdorojimo moduliai ypač tinka didelio ploto šildymui, kur reikalingas tikslumas ir lankstumas. Palyginti su įprastais šildymo būdais, šis naujas šildymo procesas pasižymi didesniu lankstumu, tikslumu ir sutaupo išlaidas.
Ši technologija gali būti naudojama akumuliatoriaus elementų maišeliams sandarinti, neleisdama aliuminio folijai susiglamžyti ir taip pailginti akumuliatoriaus tarnavimo laiką. Jis taip pat gali būti naudojamas tokiose srityse kaip elementų folijos džiovinimas, saulės baterijų fotoimpregnavimas ir tikslus šildomo ploto apdorojimas konkrečiomis medžiagomis, tokiomis kaip plienas ir silicio plokštelės.
Lazerinis poliravimas
Lazerinio poliravimo technologijos mechanizmas yra paviršiaus susiaurėjimas ir paviršiaus perlydymas, kuris priklauso nuo paviršiaus perlydymo ir lazeriu perlydyto sluoksnio pakartotinio sukietėjimo. Kai metalinis paviršius apšvitinamas pakankamai didelės energijos lazeriu, paviršius tam tikru laipsniu perlydomas, persiskirsto ir prieš kietėjant paviršiaus tempimui ir gravitacijai pasiekiami lygūs paviršiai.
Visas lydymosi sluoksnio storis yra mažesnis nei aukštis nuo dugno iki smailės, todėl visas išlydytas metalas gali užpildyti netoliese esančius latakus, o užpildą skatina kapiliarinis efektas, o storesnis lydantis sluoksnis skatina skysto metalo tekėjimą į išorę. nuo lydymosi baseino centro, skatinamas termokapiliarinio efekto arba Marconi efekto, leidžiančio jį perskirstyti.
Naudojimo pavyzdžiai, pvz., silicio karbido keramika, medžiaga, skirta lengvajai didelių teleskopų optikai (ypač didelių ir sudėtingų formų veidrodžiams). RB-SiC, kaip tipišką didelio kietumo sudėtingos fazės medžiagą, techniškai sunku tiksliai poliruoti paviršių. mažas efektyvumas. Modifikavus RB-SiC paviršių, padengtą Si milteliais femtosekundiniu lazeriu, tik po 4,5 valandos poliravimo galima gauti optinį paviršių, kurio paviršiaus šiurkštumas Sq yra 4,45 nm, o tai padidina poliravimo efektyvumą daugiau nei tris kartus. tiesioginis šlifavimas ir poliravimas. Lazerinis poliravimas taip pat plačiai naudojamas formų, kumštelių ir turbinų menčių poliravimui.
Šveitimas lazeriu
Smūginis švitinimas lazeriu, dar žinomas kaip lazerinis šveitimas, yra didelio energijos tankio, didelio fokusavimo, trumpo impulso lazeriu (λ=1053nm) apšvitinimas metalinių dalių paviršiumi, paviršiniu metalu (arba sugeriančiu sluoksniu) didelis lazerio galios tankis, veikiant momentiniam plazmos sprogimui, smūginės bangos sprogimui dėl metalinių dalių vidinio perdavimo ribojančio sluoksnio ribojimo sluoksnio, kad paviršinis sluoksnis grūdeliai sukurti gniuždomąją plastinę deformaciją storesnio diapazono paviršiaus sluoksnio dalyse. Gauti liekamąjį gniuždymo įtempį, grūdelių rafinavimą ir kitus paviršių stiprinančius efektus. Palyginti su tradiciniu mechaniniu šratiniu pūtimu, jis turi šiuos privalumus:
- Stiprus kryptingumas: lazeris veikia metalo paviršių kontroliuojamu kampu, didelis energijos konversijos efektyvumas, o mechaninio sviedinio smūgio kampas atsitiktinis;
- Didelė jėga: plazmos sprogimas lazeriu, sukuriamas momentinio slėgio iki kelių GPa; galios tankis: lazerio smūgio didžiausios galios tankis nuo kelių iki dešimčių GW/cm2;
- Geras paviršiaus vientisumas: lazerio smūgis į paviršių beveik nesukelia purškimo efekto, o mechaninis šūvis, paviršiaus morfologija yra pažeista, kad susidarytų įtempių koncentracija.
Lazerio poveikis po maksimalios gniuždymo įtempio vertės yra geresnis, paviršiaus liekamasis gniuždymo įtempis padidėjo maždaug 40–50 procentų, žymiai pagerėjo ruošinio nuovargio tarnavimo laikas, atsparumas aukštai temperatūrai ir lenkimui bei kiti susiję skaitinės vertės rodikliai. . Šiuo metu jis taikomas orlaivių paviršiaus apdorojimui, aviacinių variklių paviršiaus apdorojimui ir pan. Išversta naudojant www.DeepL.com/Translator (nemokama versija)
