Durant molt de temps, la tecnologia làser és coneguda pel seu ús generalitzat en soldadura, tall i marcatge. En els últims dos anys, amb la popularització gradual de la neteja amb làser, el concepte de tractament de superfícies amb làser s'ha convertit cada cop més en el focus de l'atenció de la gent i ha aparegut a la ment de la gent. El processament làser és sense contacte, altament flexible, d'alta velocitat i sense soroll, amb una petita zona afectada per la calor i sense danys al substrat, sense consumibles i respectuós amb el medi ambient i baix en carboni.
A més de la neteja amb làser, el tractament de superfícies amb làser en realitat té moltes categories d'aplicació, com ara polit làser, revestiment làser, apagada làser, etc. Aquests mètodes s'utilitzen per canviar les propietats físiques i químiques específiques de la superfície del material, com ara el procés de la superfície. hidròfob, o utilitzant polsos làser per generar petites depressions amb un diàmetre d'unes 10 micres i una profunditat de només unes poques micres, per augmentar la rugositat i millorar l'adhesió superficial.
A més de la neteja amb làser, coneixeu els següents mètodes de tractament de superfícies amb làser?
01. Aparat per làser
L'extinció per làser és una de les solucions per processar peces complexes d'alt estrès. Pot fer que les peces amb un desgast elevat, com ara arbres de lleves i eines de flexió, suportin una tensió més alta i allarga la vida útil.
El seu principi és reorganitzar els àtoms de carboni de la xarxa metàl·lica (austenització) escalfant la superfície de la peça de treball que conté carboni a una mica per sota de la temperatura de fusió (900-1400 grau s'absorbeix el 40% de la potència d'irradiació) i després el raig làser escalfa de manera estable la superfície al llarg de la direcció d'alimentació. A mesura que el raig làser es mou, el material circumdant es refreda ràpidament i la gelosia metàl·lica no pot tornar a la seva forma original, produint així martensita, que augmenta significativament la duresa.
La profunditat d'enduriment de la capa exterior d'acer al carboni aconseguida 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. En comparació amb els mètodes tradicionals d'extinció, els seus avantatges són:
1. L'entrada de calor objectiu es limita a la mateixa àrea, de manera que gairebé no hi ha cap deformació dels components durant el processament. Els costos de reelaboració es redueixen o fins i tot s'eliminen completament:
2. També pot endurir-se en superfícies geomètriques complexes i peces de precisió, i pot aconseguir un enduriment precís de superfícies funcionals limitades localment que no es poden apagar amb els mètodes tradicionals d'extinció:
3. Sense distorsió. Els processos d'enduriment tradicionals produeixen deformacions a causa d'una major aportació d'energia i d'extinció, però en els processos d'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 gairebé en el seu estat original:
4. La geometria de la duresa del component es pot canviar "a l'instant". Això vol dir que no cal convertir l'òptica/tot el sistema.
02. Texturització làser
La texturació làser és un dels mitjans de procés per a la modificació de superfícies de materials metàl·lics. Durant el procés d'estructuració, el làser crea geometries disposades regularment a la capa o substrat per tal de canviar les propietats tècniques d'una manera específica i desenvolupar noves funcions. El procés consisteix a utilitzar aproximadament la radiació làser (generalment làsers de pols curt) per generar geometries disposades regularment a la superfície d'una manera reproduïble. El raig làser fon el material de manera controlada i es solidifica en una estructura definida mitjançant una gestió adequada del procés.
Per exemple, una estructura de superfície hidròfoba permet que l'aigua flueixi fora de la superfície. Aquesta característica es pot aconseguir creant estructures submicròniques a la superfície amb làsers de pols ultracurt, i l'estructura que es crearà es pot controlar amb precisió canviant els paràmetres del làser. L'efecte contrari, com la superfície hidròfila, també es pot aconseguir:
Per a la pintura de panells d'automòbils, les "microfoses" s'han de distribuir uniformement a la superfície de la placa prima per millorar l'adhesió de la pintura. Un raig làser polsat amb una freqüència de milers a desenes de milers de vegades per segon s'enfoca i incideix a la superfície del rodet. Es forma una petita piscina de fusió a la superfície de rodament al punt d'enfocament. Al mateix temps, la petita piscina de fosa es bufa de costat per permetre que la fosa a la piscina de fosa s'acumuli tant com sigui possible a la vora de la piscina de fosa segons els requisits especificats per formar un cap en forma d'arc. Aquests petits caps i micro-foses no només poden augmentar la rugositat de la superfície del material i augmentar l'adhesió de la pintura, sinó que també poden augmentar la duresa superficial del material i allargar la vida útil.
Algunes característiques es generen per estructuració làser, com ara les característiques de fricció o la conductivitat elèctrica i tèrmica d'alguns materials metàl·lics. A més, l'estructuració làser també augmenta la força d'unió i la vida útil de la peça.
Shuishang Boguang
En comparació amb els mètodes tradicionals, l'estructuració làser de superfície és més respectuosa amb el medi ambient i no requereix agents addicionals de sorra ni productes químics: Repetible i precís, el làser aconsegueix una estructura controlada precisa de micres i és molt fàcil de replicar: Baix manteniment, en comparació amb eines mecàniques que desgast ràpidament, el làser no té contacte i, per tant, absolutament lliure de desgast: no es requereix cap processament posterior i no queden residus de fusió ni altres residus de processament a les peces processades amb làser.
03. Tractament de superfícies de colors amb làser
El temperat làser s'utilitza sovint en el tractament de superfícies de colors làser, també conegut com a marcatge de color làser. El principi del procés és que quan el làser escalfa el material, el metall s'escalfa una mica per sota del seu punt de fusió. Sota els paràmetres de procés adequats, l'estructura de la porta canviarà: es formarà una capa d'òxid a la superfície de la peça. Quan aquesta pel·lícula s'exposa a la llum, la llum incident interfereix per fer que apareguin diversos colors temperats en aquest moment. La capa de marcatge de colors generada a la superfície canvia amb diferents angles de visió. El patró de la marca també canviarà a diferents colors. Aquests colors es mantenen estables a temperatures de fins a uns 200 "C. A temperatures més altes, la porta tornarà al seu estat inicial, el marcatge desapareix. La qualitat superficial es conservarà completament. Té un alt grau de seguretat i traçabilitat en anti- Aplicacions de falsificació En els darrers anys, s'ha utilitzat de manera madura en el camp de la tecnologia mèdica, a més del nou marcat negre mitjançant làsers de pols ultracurts, també és molt adequat per a la identificació de productes, aconseguint així una traçabilitat única segons la directiva UDI.
04. Revestiment làser
És un procés de fabricació additiva adequat per a materials híbrids metall i metall-ceràmica. Això es pot utilitzar per crear o modificar geometries 3D. El làser també es pot utilitzar per reparar-los o revestir-los mitjançant aquest mètode de producció. Per tant, al sector aeroespacial, la fabricació additiva s'utilitza per reparar les pales de les turbines.
En la fabricació d'eines i matrius, les vores trencades o desgastades i les superfícies funcionals amb forma es poden reparar o fins i tot blindar-se. En tecnologia energètica o petroquímica, els coixinets, rodets o components hidràulics estan recoberts per protegir-los del desgast i la corrosió. La fabricació additiva també s'utilitza en la construcció d'automòbils. Aquí es modifiquen un gran nombre de components.
En la deposició de metall làser convencional, el raig làser escalfa la peça localment i després forma una piscina fosa. A continuació, la pols metàl·lica fina es ruixa directament a la piscina fosa des del broquet del capçal de processament làser. En la deposició de 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. Per tant, es necessita menys temps per fondre les partícules de pols.
Efecte: augmentar significativament la velocitat del procés. A causa dels efectes tèrmics reduïts, els materials molt sensibles a la calor com els aliatges d'alumini i els aliatges de ferro colat també es poden recobrir mitjançant la deposició metàl·lica làser d'alta velocitat. Es poden aconseguir altes velocitats superficials de fins a 1500 rpm en superfícies simètriques rotacionals mitjançant el procés HS-LMD. cm/min. Al mateix temps, s'aconsegueixen velocitats d'alimentació de fins a diversos centenars de metres per minut.
Repareu components o motlles costosos de manera ràpida i senzilla amb la deposició de pols làser. Els danys de totes les mides es poden reparar ràpidament i gairebé sense deixar empremtes. També són possibles canvis de disseny. Això estalvia temps, energia i material. Això val especialment la pena per a metalls cars com el níquel o el titani. Exemples d'aplicació típics són les pales de turbines, diversos pistons, vàlvules, eixos o motlles.
05. Tractament tèrmic làser
Milers de micro làsers (VCSEL) estan muntats en un sol xip. Cada emissor està equipat amb 56 xips d'aquest tipus i un mòdul consta de diversos emissors. El camp de radiació rectangular pot contenir milions de micro làsers 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 amb una gran secció transversal de feix rectangular direccional. En principi, aquesta tecnologia és adequada per a tots els processos industrials que requereixen una precisió extremadament alta en el control de la superfície i la temperatura.
Els mòduls de tractament tèrmic làser són especialment adequats per a aplicacions de calefacció de grans superfícies amb requisits exigents i flexibles. En comparació amb els mètodes de calefacció tradicionals, aquest nou procés de calefacció té una major flexibilitat, precisió i estalvi de costos.
Aquesta tecnologia es pot utilitzar per segellar cèl·lules tipus bossa per evitar que el paper d'alumini s'arrugui, allargant així la vida útil de la bateria. També es pot utilitzar per assecar paper d'alumini de la bateria, panells solars lleugers i processar amb precisió l'àrea de calefacció de materials específics (com les hòsties d'acer i de silici).
06. Polit làser
El mecanisme de la tecnologia de polit làser és la fusió superficial estreta i la sobrefusió de la superfície, basant-se en la fusió superficial i la resolidificació de la capa refosa per làser. Quan la superfície metàl·lica és irradiada per un làser d'energia suficientment alta, la seva superfície experimenta un cert grau de fusió i redistribució, i mitjançant l'acció de l'estrès de tracció superficial i la gravetat, s'aconsegueix una superfície llisa abans de la solidificació.
Tot el gruix de la capa fosa és inferior a l'alçada des de l'abeurador fins al pic, de manera que tot el metall fos s'omple a l'abeurador proper. La força motriu d'aquest farciment s'aconsegueix mitjançant l'efecte capil·lar, mentre que la capa més gruixuda farà que el metall líquid flueixi cap a l'exterior des del centre de la piscina fosa. La força motriu és l'efecte capil·lar tèrmic o l'efecte Marconi, de manera que es pugui redistribuir.
Shuici Bieguang
Els casos d'aplicació inclouen ceràmiques de carbur de silici, que s'utilitzen com a components òptics de telescopis lleugers i grans (especialment reflectors de mida gran i de forma complexa). RB-SiC és un material típic d'alta duresa i fase complexa, i la seva tecnologia de poliment de precisió superficial és difícil i ineficient. La superfície de RB-SiC recoberta prèviament amb pols de Si es modifica amb làser de femtosegon. Després de només 4,5 hores de poliment, es pot obtenir una superfície òptica amb una rugositat superficial Sq de 4,45 nm. En comparació amb la mòlta i el poliment directes, l'eficiència del poliment augmenta més de 3 vegades. El polit làser també s'utilitza àmpliament en el poliment de motlles, lleves i pales de turbines.
07. Granallat làser
L'enfortiment del xoc làser, també conegut com a granalla amb làser, consisteix a irradiar la superfície de les peces metàl·liques amb làser d'alta densitat d'energia, enfocament elevat i pols curt (λ=1053 nm). El metall superficial (o capa d'absorció) forma instantàniament una explosió de plasma sota l'acció del làser d'alta densitat de potència. L'ona de xoc d'explosió es transmet a l'interior de la peça metàl·lica sota la restricció de la capa de restricció, fent que els grans de la superfície produeixin una deformació plàstica compressiva i obtenint estrès de compressió residual, refinament del gra i altres efectes d'enfortiment de la superfície en el rang més gruixut del superfície de la peça. 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 controlable, amb una alta eficiència de conversió d'energia, mentre que l'angle d'impacte del projectil mecànic és aleatori:
2. Gran força: la pressió instantània generada per la granallada amb plasma amb granallat làser és tan alta com diversos GPa: Alta densitat de potència: la densitat màxima de potència de l'impacte làser arriba de diverses a desenes de GW//cm2:
3. Bona integritat de la superfície: l'impacte làser no té gairebé cap efecte de polsada a la superfície, mentre que després del granallat mecànic, la morfologia de la superfície es fa malbé i es produeix la concentració d'estrès.
El valor màxim d'estrès de compressió després de l'impacte làser és millor, i l'estrès de compressió residual de la superfície augmenta en un 40% ~ 50%, la qual cosa millora significativament els valors dels indicadors relacionats com ara la vida a la fatiga, la resistència a alta temperatura i la formació de flexió del peça de treball. S'ha aplicat en els camps del tractament de superfícies d'aeronaus i el tractament de superfícies de motors aeris.
