Ласерско очвршћавањеје индустријски процес који се користи за повећање отпорности на хабање, чврстоћу на замор и тврдоћу на металним површинама. Укључује фокусирање ласерског зрака велике снаге на радни предмет како би се индуковали брзи локални ефекти загревања, топљења и гашења. Али како тачно глава за ласерско очвршћавање, основна компонента која испоручује ласерску енергију, ради на трансформацији својстава метала?
У овом чланку ћемо испитати компоненте ласерске главе за очвршћавање, интеракције између ласерског зрака и металне површине, термичке и металуршке ефекте и укупне предности третмана ласерског очвршћавања. Читајте даље да бисте сазнали како ова напредна, али доступна технологија користи прецизну ласерску енергију за побољшање перформанси и издржљивости метала.
Компоненте главе за ласерско очвршћавање
Глава за ласерско очвршћавање садржи кључне елементе који генеришу, фокусирају и испоручују ласерски зрак високог интензитета на површину металног дела. Ево главних компоненти и њихових функција:
- Ласерски генератор - производи ласерски сноп велике снаге на потребним таласним дужинама, обично у инфрацрвеном опсегу. Уобичајени ласери који се користе укључују Нд:ИАГ, диоде и ласере са влакнима.
- Систем за испоруку зрака - Састоји се од оптике као што су огледала и сочива која каналишу ласерски зрак кроз систем и фокално сочиво.
- Фокална сочива - Оптика кратке жижне даљине која фокусира сноп до мале тачке високог интензитета на радном предмету.
- Систем за хлађење - Уклања топлоту која се ствара у глави ради одржавања температурне стабилности. Ово укључује расхладну воду, измењиваче топлоте и пумпе.
- Испорука млазница и млаза - Обезбеђује помоћни гас попут азота и ваздуха за заштиту оптике и зоне топљења.
- Контроле и аутоматизација - Омогућите оптимизацију параметара као што су снага, брзина и величина тачке за примену очвршћавања.
Заједно, ови елементи омогућавају глави за ласерско очвршћавање да скенира и третира велике површине прецизно и брзо.
Интеракције ласерског зрака са металом
Када пулсни ласерски сноп високог интензитета удари у изложену површину радног комада, светлосна енергија се апсорбује унутар веома танког површинског слоја. Ово ствара изузетно брз фототермални ефекат загревања у локализованом подручју.
Радни предмет апсорбује ласерску енергију и брзо се загрева до температура које се приближавају и накратко прелазе тачку топљења у року од само неколико милисекунди. Ово узрокује да се танак површински слој топи до дубине од око 1 мм.
Мали базен талине затим распршује топлоту у околни метал, изазивајући ултрабрзо гашење и стопе хлађења изнад 1010 степени/с. Овај екстремни топлотни градијент индукује мартензитне микроструктурне фазне трансформације које драматично повећавају тврдоћу и отпорност на хабање.
Металуршки ефекти ласерског очвршћавања
Циклус брзог топљења и гашења ласерске обраде трансформише постојећу металну микроструктуру са неколико ефеката очвршћавања:
- Брзо очвршћавање из растопа формира фине метастабилне мартензитне фазе у третираном слоју које су веома тврде и издржљиве.
- Брзо хлађење потискује стварање мекших фаза попут ферита и перлита који смањују чврстоћу.
- Јачање чврстог раствора се повећава услед растварања карбида у аустенит пре гашења.
- Мања величина зрна мартензита је резултат бржег хлађења у поређењу са стандардним гашењем, даљег повећања тврдоће према Халл-Петцх односу.
- Ударно отврдњавање може настати услед напрезања притиска изазваног термичким ширењем и контракцијом током загревања и хлађења.
Комбинација ових механизама омогућава ласерско каљење да повећа површинску тврдоћу и отпорност на хабање 2 до 10 пута већу од необрађеног основног метала.
Предности третмана ласерског очвршћавања
У поређењу са конвенционалним техникама очвршћавања као што су пламено или индукционо очвршћавање, ласерско очвршћавање нуди многе предности:
- Повећана тврдоћа до 70 ХРЦ у зависности од легуре метала
- Брза обрада је до 10 пута бржа од других метода
- Прецизна контрола дубине очвршћавања од 0.1-1.0 мм варирањем снаге ласера и брзине скенирања
- Минимално изобличење дела јер се само површина загрева остављајући језгро нетакнуто
- Селективно очвршћавање сложених геометрија прецизним постављањем ласерског зрака и манипулацијом
- Аутоматизовани процес за доследне резултате и побољшане стопе производње
- Бесконтактним поступком избегава се оштећење или контаминација од инструмената или медија за гашење
- Побољшана чврстоћа на замор, отпорност на корозију и отпорност на температуру
- Еколошки чист процес без потребних растварача или уља за гашење
Са овим предностима, ласерско очвршћавање омогућава висококвалитетно селективно површинско очвршћавање прилагођено јединственим захтевима сваке примене. Индустрије које користе ову напредну технологију крећу се од аутомобилске и ваздухопловне индустрије до производње електричне енергије, обраде метала и медицине.
Укратко, данашње главе за ласерско очвршћавање користе прецизну ласерску енергију за топљење и брзо гашење металних површина како би се искористили механизми за металуршко јачање. Ово трансформише физичка својства третираних компоненти како би се задовољиле захтевне индустријске примене. Разумевање како термичка кинетика и промене фазе стварају ове ефекте пружа увид у свестраност и предности модерног ласерског очвршћавања.
Кси'ан Гуосхенг Ласер Тецхнологи Цо., Лтд. је високотехнолошко предузеће специјализовано за истраживање и развој, производњу и продају аутоматске ласерске машине за облагање, брзе ласерске машине за облагање, машине за ласерско гашење, машине за ласерско заваривање и опрему за ласерско 3Д штампање. Наши производи су исплативи и продају се у земљи и иностранству. Ако сте заинтересовани за наше производе, контактирајте нас наbob@gshenglaser.com.