Jau ilgu laiku lāzertehnoloģijas ir pazīstamas ar plašo pielietojumu metināšanā, griešanā un marķēšanā. Pēdējo divu gadu laikā, pakāpeniski popularizējot lāzertīrīšanu, lāzera virsmu apstrādes koncepcija ir kļuvusi arvien vairāk cilvēku uzmanības centrā un parādījās cilvēku prātos. Lāzera apstrāde ir bezkontakta, ļoti elastīga, ātrdarbīga un bez trokšņa, ar nelielu siltuma ietekmēto zonu un bez substrāta bojājumiem, bez palīgmateriāliem, kā arī videi draudzīga un zema oglekļa satura.
Papildus lāzera tīrīšanai, lāzera virsmu apstrādei faktiski ir daudz pielietojuma kategoriju, piemēram, lāzera pulēšana, lāzera apšuvums, lāzera slāpēšana uc Šīs metodes izmanto, lai mainītu materiāla virsmas specifiskas fizikālās un ķīmiskās īpašības, piemēram, virsmas apstrādes procesu. hidrofobiski vai izmantojot lāzera impulsus, lai radītu nelielas ieplakas, kuru diametrs ir aptuveni 10 mikroni un tikai dažu mikronu dziļums, lai palielinātu raupjumu un uzlabotu virsmas adhēziju.
Vai papildus lāzera tīrīšanai jūs zināt šādas lāzera virsmas apstrādes metodes?
01. Lāzera dzēšana
Lāzera slāpēšana ir viens no risinājumiem augstas slodzes sarežģītu detaļu apstrādei. Tas var padarīt detaļas ar lielu nodilumu, piemēram, sadales vārpstas un liekšanas instrumenti izturēt lielāku stresu un pagarināt kalpošanas laiku.
Tās princips ir oglekļa atomu pārkārtošana metāla režģī (austenizācija), karsējot oglekli saturošas sagataves virsmu līdz nedaudz zem kušanas temperatūras (tiek absorbēti 900-1400 grādi 40% no apstarošanas jaudas), un pēc tam lāzera stars stabili silda virsmu pa padeves virzienu. Lāzera staram kustoties, apkārtējais materiāls ātri atdziest, un metāla režģis nevar atgriezties sākotnējā formā, tādējādi veidojot martensītu, kas ievērojami palielina cietību.
Oglekļa tērauda ārējā slāņa sacietēšanas dziļums, kas panākts ar lāzera rūdīšanu, parasti ir 0.1-1,5 mm, un dažiem materiāliem tas var būt 2,5 mm vai vairāk. Salīdzinot ar tradicionālajām dzēšanas metodēm, tās priekšrocības ir:
1. Mērķa siltuma padeve ir ierobežota ar to pašu apgabalu, tāpēc apstrādes laikā gandrīz nav komponentu deformācijas. Pārstrādāšanas izmaksas tiek samazinātas vai pat pilnībā novērstas:
2. Tas var arī sacietēt uz sarežģītām ģeometriskām virsmām un precīzām daļām, kā arī var sasniegt precīzu lokāli ierobežotu funkcionālo virsmu sacietēšanu, ko nevar dzēst ar tradicionālajām dzēšanas metodēm:
3. Nav izkropļojumu. Tradicionālie rūdīšanas procesi rada deformācijas, pateicoties lielākai enerģijas pievadīšanai un rūdīšanai, bet lāzera rūdīšanas procesos siltuma ievadi var precīzi kontrolēt lāzertehnoloģijas un temperatūras kontroles dēļ. Komponents paliek gandrīz sākotnējā stāvoklī:
4. Detaļas cietības ģeometriju var mainīt "acumirklī". Tas nozīmē, ka nav nepieciešams pārveidot optiku/visu sistēmu.
02. Lāzera teksturēšana
Lāzera teksturēšana ir viens no metāla materiālu virsmas modificēšanas procesa līdzekļiem. Strukturēšanas procesā lāzers veido regulāri sakārtotas ģeometrijas slānī vai substrātā, lai mērķtiecīgi mainītu tehniskās īpašības un attīstītu jaunas funkcijas. Process ir aptuveni izmantot lāzera starojumu (parasti īsu impulsu lāzerus), lai radītu regulāri sakārtotas ģeometrijas uz virsmas reproducējamā veidā. Lāzera stars izkausē materiālu kontrolētā veidā un sacietē noteiktā struktūrā, izmantojot atbilstošu procesa pārvaldību.
Piemēram, hidrofobā virsmas struktūra ļauj ūdenim noplūst no virsmas. Šo īpašību var panākt, veidojot uz virsmas submikronu struktūras ar ultraīso impulsu lāzeriem, un veidojamo struktūru var precīzi kontrolēt, mainot lāzera parametrus. Var panākt arī pretēju efektu, piemēram, hidrofilu virsmu:
Lai krāsotu automobiļu paneļus, uz plānās plāksnes virsmas vienmērīgi jāsadala "mikrobedrītes", lai uzlabotu krāsas saķeri. Impulsu lāzera stars ar frekvenci no tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu reižu sekundē tiek fokusēts un krīt uz veltņa virsmas. Uz rites virsmas fokusa punktā veidojas niecīgs kušanas baseins. Tajā pašā laikā mazais kausējuma baseins tiek izpūsts uz sāniem, lai ļautu kausējuma baseinam pēc iespējas vairāk uzkrāties līdz kausējuma baseina malai saskaņā ar noteiktajām prasībām, veidojot loka formas izciļņu. Šie mazie izciļņi un mikrobedri var ne tikai palielināt materiāla virsmas raupjumu un palielināt krāsas saķeri, bet arī palielināt materiāla virsmas cietību un pagarināt kalpošanas laiku.
Dažus raksturlielumus rada lāzera strukturēšana, piemēram, dažu metālu materiālu berzes raksturlielumi vai elektriskā un siltuma vadītspēja. Turklāt lāzera strukturēšana arī palielina sagataves savienojuma izturību un kalpošanas laiku.
Shuishang Boguang
Salīdzinot ar tradicionālajām metodēm, virsmas lāzera strukturēšana ir videi draudzīgāka un neprasa papildu smilšu strūklas līdzekļus vai ķīmiskas vielas: Atkārtojams un precīzs, lāzers nodrošina kontrolētu struktūru, kas ir precīza līdz mikroniem, un to ir ļoti viegli atkārtot: Maza apkope, salīdzinot ar mehāniskiem instrumentiem, kas ātri nolietojas, lāzers ir bezkontakta un līdz ar to absolūti bez nodiluma: nav nepieciešama pēcapstrāde, un uz lāzera apstrādātajām daļām nepaliek kausējums vai citi apstrādes atlikumi.
03. Krāsaino virsmu apstrāde ar lāzeru
Lāzera rūdīšanu bieži izmanto lāzera krāsainu virsmu apstrādē, ko sauc arī par lāzera krāsu marķēšanu. Procesa princips ir tāds, ka, kad lāzers silda materiālu, metāls tiek uzkarsēts līdz nedaudz zem tā kušanas temperatūras. Pie atbilstošiem procesa parametriem mainīsies vārtu struktūra: uz sagataves virsmas izveidosies oksīda slānis. Kad šī plēve tiek pakļauta gaismai, krītošā gaisma traucē, lai šajā laikā parādās dažādas rūdīšanas krāsas. Uz virsmas radītais krāsainais marķēšanas slānis mainās ar dažādiem skata leņķiem. Arī zīmes raksts mainīsies dažādās krāsās. Šīs krāsas saglabājas stabilas temperatūrā līdz aptuveni 200 "C. Augstākā temperatūrā vārti atgriezīsies sākotnējā stāvoklī - marķējums pazūd. Virsmas kvalitāte tiks pilnībā saglabāta. Tam ir augsta drošības un izsekojamības pakāpe pret- viltošanas pielietojumi Pēdējos gados tas ir nobriedis izmantots medicīnas tehnoloģiju jomā. Papildus jaunajam melnajam marķējumam ar ultraīso impulsu lāzeriem tas ir ļoti piemērots arī produktu identificēšanai, tādējādi panākot unikālu izsekojamību saskaņā ar UDI direktīvu.
04. Lāzera apšuvums
Tas ir piedevu ražošanas process, kas piemērots metāla un metālkeramikas hibrīda materiāliem. To var izmantot, lai izveidotu vai modificētu 3D ģeometrijas. Lāzeru var izmantot arī to labošanai vai pārklāšanai, izmantojot šo ražošanas metodi. Tāpēc kosmosa nozarē turbīnu lāpstiņu remontam izmanto piedevu ražošanu.
Instrumentu un presformu ražošanā salauztas vai nolietotas malas un formas funkcionālās virsmas var salabot vai pat bruņot. Enerģētikas tehnoloģijās vai naftas ķīmijas produktos gultņi, rullīši vai hidrauliskie komponenti ir pārklāti, lai aizsargātu pret nodilumu un koroziju. Piedevu ražošana tiek izmantota arī automobiļu būvē. Šeit tiek modificēts liels skaits komponentu.
Parastā metāla lāzera uzklāšanā lāzera stars vispirms lokāli uzsilda apstrādājamo priekšmetu un pēc tam veido izkusušo baseinu. Pēc tam no lāzera apstrādes galviņas sprauslas tiek izsmidzināts smalks metāla pulveris tieši izkausētajā baseinā. Ātrgaitas metāla lāzera uzklāšanā pulvera daļiņas jau tiek uzkarsētas līdz gandrīz kušanas temperatūrai virs substrāta virsmas. Tāpēc pulvera daļiņu izkausēšanai nepieciešams mazāk laika.
Efekts: ievērojami palielināts procesa ātrums. Samazinātās termiskās iedarbības dēļ ļoti karstumjutīgus materiālus, piemēram, alumīnija sakausējumus un čuguna sakausējumus, var arī pārklāt, izmantojot metāla ātrgaitas lāzera uzklāšanu. Izmantojot HS-LMD procesu, uz rotācijas simetriskām virsmām var sasniegt lielus virsmas ātrumus līdz 1500 apgr./min. cm/min. Tajā pašā laikā tiek sasniegts padeves ātrums līdz pat vairākiem simtiem metru minūtē.
Ātri un vienkārši salabojiet dārgas detaļas vai veidnes, izmantojot lāzera pulvera uzklāšanu. Visu izmēru bojājumus var salabot ātri un gandrīz neatstājot pēdas. Iespējamas arī dizaina izmaiņas. Tas ietaupa laiku, enerģiju un materiālus. Tas ir īpaši vērtīgi dārgiem metāliem, piemēram, niķelim vai titānam. Tipiski pielietojuma piemēri ir turbīnu lāpstiņas, dažādi virzuļi, vārsti, vārpstas vai veidnes.
05. Lāzera termiskā apstrāde
Tūkstošiem mikro lāzeru (VCSEL) ir uzstādīti uz vienas mikroshēmas. Katrs emitētājs ir aprīkots ar 56 šādām mikroshēmām, un modulis sastāv no vairākiem emitētājiem. Taisnstūra starojuma lauks var saturēt miljoniem mikro lāzeru un var izvadīt vairākus kilovatus infrasarkanā lāzera jaudas.
VCSEL ģenerē tuvu infrasarkano staru staru kūli ar starojuma intensitāti 100 W/cm² ar lielu, virziena taisnstūra šķērsgriezumu. Principā šī tehnoloģija ir piemērota visiem rūpnieciskajiem procesiem, kuriem nepieciešama ārkārtīgi augsta virsmas un temperatūras kontroles precizitāte.
Lāzera termiskās apstrādes moduļi ir īpaši piemēroti lielas platības apkurei ar stingrām un elastīgām prasībām. Salīdzinot ar tradicionālajām apkures metodēm, šim jaunajam apkures procesam ir lielāka elastība, precizitāte un izmaksu ietaupījumi.
Šo tehnoloģiju var izmantot, lai noslēgtu maisa tipa elementus, lai novērstu alumīnija folijas saburzīšanu, tādējādi pagarinot akumulatora kalpošanas laiku. To var izmantot arī akumulatora alumīnija folijas žāvēšanai, saules paneļu gaismas piesūcināšanai un konkrētu materiālu (piemēram, tērauda un silīcija plātņu) sildīšanas zonas precīzai apstrādei.
06. Lāzera pulēšana
Lāzera pulēšanas tehnoloģijas mehānisms ir virsmas šaura kausēšana un virsmas pārkausēšana, paļaujoties uz virsmas pārkausēšanu un lāzera pārkausētā slāņa atkārtotu sacietēšanu. Kad metāla virsmu apstaro ar pietiekami augstas enerģijas lāzeru, tā virsma tiek pakļauta noteiktai pārkausēšanai un pārdalīšanai, un, iedarbojoties uz virsmas stiepes spriegumu un gravitāciju, pirms sacietēšanas tiek panākta gluda virsma.
Viss izkausētā slāņa biezums ir mazāks par augstumu no siles līdz virsotnei, lai viss izkausētais metāls tiktu iepildīts tuvējā teknē. Šā pildījuma virzītājspēks tiek panākts ar kapilāru efektu, savukārt biezāks slānis liks šķidrajam metālam izplūst no izkausētā baseina centra. Vadošais spēks ir termiskais kapilārais efekts vai Markoni efekts, lai to varētu pārdalīt.
Shuici Bieguang
Pielietojuma gadījumi ietver silīcija karbīda keramiku, ko izmanto kā gaismas un lielu teleskopu (īpaši liela izmēra un sarežģītas formas atstarotāju) optiskās sastāvdaļas. RB-SiC ir tipisks augstas cietības, sarežģītas fāzes materiāls, un tā virsmas precīzās pulēšanas tehnoloģija ir sarežģīta un neefektīva. RB-SiC virsma, kas iepriekš pārklāta ar Si pulveri, tiek modificēta ar femtosekundes lāzeru. Jau pēc 4,5 stundu pulēšanas var iegūt optisko virsmu ar virsmas raupjumu Sq 4,45 nm. Salīdzinot ar tiešo slīpēšanu un pulēšanu, pulēšanas efektivitāte palielinās vairāk nekā 3 reizes. Lāzera pulēšana tiek plaši izmantota arī veidņu, izciļņu un turbīnu lāpstiņu pulēšanai.
07. Lāzeršāva pīlings
Lāzera trieciena stiprināšana, kas pazīstama arī kā lāzera šāviena, ir metāla detaļu virsmas apstarošana ar augsta enerģijas blīvuma, augsta fokusa, īsa impulsa lāzeru (λ=1053 nm). Virsmas metāls (vai absorbcijas slānis) lielas jaudas blīvuma lāzera iedarbībā uzreiz veido plazmas sprādzienu. Eksplozijas triecienvilnis tiek pārnests uz metāla daļas iekšpusi ierobežojošā slāņa ierobežojuma ietekmē, izraisot virsmas graudu spiedes plastisko deformāciju un iegūstot atlikušo spiedes spriegumu, graudu izsmalcinātību un citus virsmu stiprinošus efektus biezākajā diapazonā. daļas virsma. Salīdzinot ar tradicionālo mehānisko skrotis, tai ir šādas priekšrocības:
1. Spēcīgs virziens: lāzers iedarbojas uz metāla virsmu vadāmā leņķī ar augstu enerģijas pārveidošanas efektivitāti, savukārt mehāniskā šāviņa trieciena leņķis ir nejaušs:
2. Liels spēks: momentānais spiediens, ko rada lāzera šāviena plazmas spridzināšana, sasniedz vairākus GPa. Liels jaudas blīvums: Lāzera trieciena maksimālā jaudas blīvums sasniedz vairākus līdz desmitiem GW//cm2:
3. Laba virsmas integritāte: Lāzera triecienam gandrīz nav izsmidzināšanas ietekmes uz virsmu, savukārt pēc mehāniskās skrotis tiek bojāta virsmas morfoloģija un rodas sprieguma koncentrācija.
Maksimālā spiedes sprieguma vērtība pēc lāzera trieciena ir labāka, un virsmas atlikušais spiedes spriegums tiek palielināts par aptuveni 40% ~ 50%, kas ievērojami uzlabo saistīto rādītāju vērtības, piemēram, noguruma, augstas temperatūras izturības un lieces formas vērtības. sagatavi. Tas ir izmantots gaisa kuģu virsmas apstrādē un aviācijas dzinēju virsmas apstrādē.
