Durant molt de temps, la tecnologia làser ha estat coneguda pel seu ampli ús en soldadura, tall i marcatge, i és només en aquests dos anys, amb la popularització gradual de la neteja làser, que el concepte de tractament de superfícies amb làser s'ha convertit cada cop més. el focus d'atenció i va aparèixer a la ment de la gent. Processament làser de manera sense contacte, alta flexibilitat, alta velocitat, sense soroll, petita zona afectada per la calor sense danys al substrat, sense consumibles i ambiental baix en carboni.
Tractament de superfícies amb làserEn realitat, té un nombre molt gran de categories d'aplicacions a més de la neteja amb làser, com ara polit làser, revestiment làser, extinció làser, etc. Aquests mètodes s'utilitzen per canviar les propietats fisicoquímiques específiques de la superfície del material, per exemple, per convertir la superfície processada en una funció hidròfoba, o polsos làser per produir un diàmetre d'unes 10 micres, la profunditat de només unes poques micres de petites depressions. , com a forma d'augmentar la rugositat, millorar l'adhesió superficial, etc.
A més deneteja amb làser, coneixeu els següents tipus de tractament de superfícies amb làser?
Apagat per làser
L'enduriment per làser és una de les solucions per mecanitzar components complexos i molt tensats, permetent una major tensió i una vida més llarga per a peces amb gran desgast, com arbres de lleves i eines de flexió.
Funciona escalfant la pell d'una peça que conté carboni a una temperatura lleugerament per sota de la temperatura de fusió (900 - 1400 graus, s'absorbeix el 40% de la potència irradiada), de manera que els àtoms de carboni de la xarxa metàl·lica es reorganitzen ( austenitització), i aleshores el feix làser escalfa constantment la superfície en la direcció de l'alimentació, i el material al voltant del feix làser es refreda tan ràpidament a mesura que el feix làser es mou que la gelosia metàl·lica no pot tornar a la seva forma original, donant lloc a martensita, que provoca un Això dóna lloc a martensita i un augment significatiu de la duresa.
La profunditat d'enduriment de les capes exteriors d'acer al carboni que s'aconsegueix mitjançant l'enduriment per làser sol ser de 0.1-1,5 mm i pot ser de 2,5 mm o més en alguns materials. Els avantatges respecte als mètodes d'enduriment convencionals són:
1. L'entrada de calor dirigida es limita a una àrea localitzada, la qual cosa provoca pràcticament cap deformació dels components durant el mecanitzat. Els costos de reelaboració es redueixen o fins i tot s'eliminen del tot;
2. Enduriment fins i tot en geometries complexes i components de precisió, permetent un enduriment precís de superfícies funcionals localment restringides que no es poden endurir amb mètodes d'enduriment convencionals;
sense distorsió. Els processos d'enduriment convencionals produeixen distorsió a causa d'una major aportació d'energia i d'extinció, però durant l'enduriment per làser l'entrada de calor es pot controlar amb precisió gràcies a la tecnologia làser i al control de la temperatura. El component es manté pràcticament impecable;
La geometria de la duresa del component es pot canviar ràpidament i "sobre la marxa". Això vol dir que no cal convertir l'òptica/el sistema sencer.
Lpilositat aser
L'agrossatge làser és una de les eines de procés per a la modificació de superfícies de materials metàl·lics. En el procés d'estructuració, el làser crea geometries disposades regularment en capes o substrats per tal de modificar intencionadament les propietats tècniques i desenvolupar noves funcions. El procés generalment implica l'ús de radiació làser (generalment polsos curts de llum làser) per generar geometries disposades regularment sobre una superfície d'una manera reproduïble. El raig làser fon el material d'una manera controlada i es solidifica en l'estructura definida mitjançant una gestió adequada del procés.
Per exemple, les estructures superficials hidròfobes permeten que l'aigua flueixi de la superfície. La creació d'estructures submicroniques en superfícies amb làsers de pols ultracurt permet realitzar aquesta propietat i l'estructura a crear es pot controlar amb precisió variant els paràmetres del làser. L'efecte contrari, per exemple, superfícies hidròfiles, també es pot realitzar.
Els panells d'automòbils per pintar, heu de fer que la superfície de la placa fina distribueixi uniformement la "micro-fosa" per millorar l'adhesió de la pintura, amb un raig làser polsat de milers a desenes de milers de vegades per segon centrat en la superfície de l'incident del rotlle al rotlle, al punt d'enfocament de la superfície del rotllo per formar una petita piscina soluble, alhora que al costat del bufat de la piscina microsoluble, de manera que la piscina soluble de material fos segons els requisits especificats tant com possible amuntegar a la piscina! La vora de la formació de pestanyes en forma d'arc, aquestes petites pestanyes i micro-foses no només poden millorar la rugositat de la superfície del material per augmentar l'adhesió de la pintura, sinó també millorar la duresa superficial del material per allargar la vida útil.
Determinades propietats es generen per l'estructuració làser, com ara les propietats de fricció o la conductivitat elèctrica i tèrmica d'alguns materials metàl·lics. A més, l'estructuració làser augmenta la força d'unió i la vida útil de la peça.
En comparació amb els mètodes tradicionals, l'estructuració làser de superfícies és més respectuosa amb el medi ambient, ja que no requereix agents de granallament abrasius ni productes químics addicionals; repetibles i precisos, els làsers permeten estructures controlades que són precises a la micra i molt fàcils de replicar; baix manteniment, els làsers són sense contacte i, per tant, absolutament lliures de desgast en comparació amb les eines mecàniques de ràpid desgast; i no hi ha necessitat de postprocessament, sense que quedin foses o altres residus de mecanitzat a la peça processada amb làser.
Acabat de superfície amb enlluernament làser
El temperat làser s'utilitza habitualment en el tractament de superfícies enlluernadores per làser, també conegut com a marcatge de color làser. El principi del procés és que el material d'escalfament làser, l'escalfament local del metall lleugerament per sota del seu punt de fusió, en els paràmetres de procés adequats, en aquest moment, l'estructura de la porta canviarà; a la superfície de la peça de treball es formarà una capa d'òxid, aquesta capa de pel·lícula a la irradiació de la llum, la interferència de la llum incident de manera que una varietat de color de temperat en aquest moment, la superfície de la capa generada per aquesta capa de capa de marcatge de colors, i sense necessitat de canviar l'angle d'observació, el patró de marcatge es canviarà d'una varietat de colors diferents.
Aquests colors es mantenen estables a la temperatura fins a aprox. 200 graus. A temperatures més altes, la porta torna al seu estat original: el marcatge desapareix. La qualitat de la superfície es conserva intacta. S'aconsegueix un alt grau de seguretat i traçabilitat en aplicacions contra la falsificació. A més del nou marcatge negre amb làsers de pols ultracurt, que s'ha consolidat en el camp de la tecnologia mèdica en els darrers anys, també és ideal per al marcatge de productes i, per tant, per a una traçabilitat única segons la directiva UDI.
Fusió per làser
És un procés de fabricació additiva adequat per a materials híbrids metall i metall-ceràmica. Amb això, es poden crear o modificar geometries 3D. Mitjançant aquest mètode de producció, els làsers també es poden utilitzar per a la reparació o el recobriment. Així, en el sector aeroespacial, la fabricació additiva s'utilitza per reparar les pales de les turbines.
En la fabricació d'eines i motlles, les vores esquerdades o desgastades i les superfícies funcionals modelades es poden reparar, o fins i tot blindar-se localment. Per evitar el desgast i la corrosió, les ubicacions dels coixinets, els corrons o els components hidràulics estan recoberts amb tecnologia energètica o petroquímica. La fabricació additiva també s'utilitza en la fabricació d'automòbils. Aquí es modifiquen nombrosos components.
En el revestiment metàl·lic làser convencional, el raig làser escalfa primer localment la peça de treball i després forma una piscina fosa. A continuació, les pols metàl·liques fines es ruixen des del broquet del capçal de processament làser directament a la piscina fosa. Durant la fusió del metall làser d'alta velocitat, les partícules de pols ja s'escalfen gairebé a la temperatura de fusió per sobre de la superfície del substrat. Com a resultat, es necessita menys temps per fondre les partícules de pols.
L'efecte: un augment significatiu de la velocitat del procés. A causa dels efectes tèrmics més petits, la fusió làser de metall d'alta velocitat també permet revestir materials molt sensibles a la calor, com ara aliatges d'alumini i aliatges de ferro colat. Amb el procés HS-LMD, es poden aconseguir velocitats superficials elevades de fins a 1500 cm²/min en superfícies simètriques de rotació, mentre que es poden aconseguir velocitats d'alimentació de fins a diversos centenars de metres per minut.
Les peces o motlles cares es poden reparar ràpidament i fàcilment mitjançant un revestiment metàl·lic làser de pols làser. Els danys, grans o petits, es poden reparar ràpidament i gairebé sense marques. També són possibles canvis de disseny. Això estalvia temps, energia i material. Especialment per a metalls cars com el níquel o el titani, val la pena. Exemples típics d'aplicacions són les pales de turbines, diversos pistons, vàlvules, eixos o motlles.
Tractament tèrmic amb làser
Milers de làsers en miniatura (VCSEL) estan muntats en un sol xip. Cada emissor està equipat amb 56 xips d'aquest tipus, mentre que un mòdul consta de diversos emissors. L'àrea de radiació rectangular pot contenir milions de micro-làser i pot produir diversos quilowatts de potència làser infraroja.
Els VCSEL generen feixos d'infraroig proper amb una intensitat de radiació de 100 W/cm² mitjançant una gran secció transversal de feix rectangular direccional. En principi, aquesta tecnologia és adequada per a tots els processos industrials que requereixen un control de superfície i temperatura extremadament precís.
Els mòduls de tractament tèrmic làser són especialment adequats per a aplicacions de calefacció de grans superfícies on es requereix precisió i flexibilitat. En comparació amb els mètodes de calefacció convencionals, aquest nou procés de calefacció ofereix un major grau de flexibilitat, precisió i estalvi de costos.
La tecnologia es pot utilitzar per segellar cèl·lules en bosses per evitar que la làmina s'arrugui, allargant així la vida útil de les cèl·lules. També es pot utilitzar en aplicacions com ara làmines de cel·les d'assecat, impregnació lleugera de plaques solars i tractament precís de la zona a escalfar per a materials específics com hòsties d'acer i silici.
Polit làser
El mecanisme detecnologia de polit làserés una fusió superficial estreta i una superfície sobre fusió, que es basa en la refusió de la superfície i la resolidificació de la capa de fosa amb làser. Quan una superfície metàl·lica és irradiada per un làser amb una energia suficientment alta, la superfície experimenta un cert grau de fusió i redistribució, i s'aconsegueixen superfícies llises per esforços de tracció superficials i gravetat abans de la solidificació.
Tot el gruix de la capa de fusió és inferior a l'alçada d'abeurador a pic, permetent així que tot el metall fos ompli els abeuradors propers, sent la força motriu d'aquest farciment l'efecte capil·lar, mentre que una capa de fusió més gruixuda indueix el metall líquid. flueix cap a l'exterior des del centre de la piscina de fusió, sent la força impulsora de la redistribució l'efecte termocapil·lar o efecte Marconi.
Exemples d'aplicació com la ceràmica de carbur de silici, el material per a components òptics de telescopis lleugers i grans (especialment miralls de mida gran i de forma complexa). Tècnica de poliment de precisió de superfícies. Modificant la superfície de RB-SiC recoberta prèviament amb pols de Si mitjançant làser de femtosegons, es pot obtenir una superfície òptica amb una rugositat superficial Sq de 4,45 nm després de només 4,5 hores de polit, la qual cosa millora l'eficiència del poliment més de tres vegades en comparació amb rectificat i polit directe. El poliment làser també s'utilitza àmpliament en el poliment de motlles, lleves i pales de turbines.
Explosió làser
L'impacte làser, també conegut com a làser, és una irradiació làser de pols curt (λ=1053nm) d'alta densitat d'energia, enfocament elevat de la superfície de les peces metàl·liques, metall superficial (o capa d'absorció) en el alta densitat de potència del paper del làser en la formació instantània de l'explosió de plasma, l'explosió de l'ona de xoc en les limitacions de la capa limitadora de les peces metàl·liques dins de la transferència de manera que la capa superficial dels grans produeixi una deformació plàstica compressiva a la superfície capa de les peces en un rang més gruixut Obtenir l'esforç de compressió residual, el refinament del gra i altres efectes d'enfortiment de la superfície. En comparació amb el granallat mecànic tradicional té els següents avantatges
1. Forta direccionalitat: el làser actua sobre la superfície metàl·lica amb un angle controlat, amb una alta eficiència de conversió d'energia, mentre que l'angle d'impacte del projectil mecànic és aleatori;
2. Gran força: explosió de plasma amb làser generada per la pressió instantània fins a diversos GPa; densitat de potència: la densitat de potència màxima de l'impacte làser arriba a diverses desenes de GW/cm2;
Bona integritat de la superfície: l'impacte làser a la superfície gairebé no té efectes de pulverització i, després del granat mecànic, la morfologia de la superfície es fa malbé per produir concentracions d'estrès.
L'impacte làser després del valor màxim de tensió de compressió és millor, l'estrès de compressió residual de la superfície va augmentar entre un 40 i un 50 per cent, la vida a fatiga de la peça de treball, la resistència a l'alta temperatura i l'emmotllament de flexió i altres indicadors relacionats de valor numèric s'han millorat significativament. . Actualment, s'ha aplicat en el camp del tractament de superfícies d'aeronaus, tractament de superfícies amb motors aeris, etc.
