Sepuluh aplikasi teknologi laser dalam rawatan permukaan

Sepuluh aplikasi teknologi laser dalam rawatan permukaan

Rawatan permukaan laser ialah teknologi yang menggunakan pancaran laser ketumpatan kuasa tinggi untuk memanaskan permukaan bahan dengan cara yang tidak bersentuhan, dan merealisasikan pengubahsuaian permukaannya dengan cara penyejukan konduktif permukaan bahan itu sendiri.Ia berfaedah untuk meningkatkan sifat mekanikal dan fizikal permukaan bahan, serta rintangan haus, rintangan kakisan dan rintangan keletihan bahagian.Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi rawatan permukaan laser seperti pembersihan laser, pelindapkejutan laser, pengaloian laser, pengukuhan kejutan laser dan penyepuhlindapan laser, serta pelapisan laser, percetakan 3D laser, penyaduran laser dan teknologi pembuatan aditif laser yang lain telah membawa prospek aplikasi yang luas. .

rawatan permukaan1

1. Pembersihan laser

Pembersihan laser ialah teknologi pembersihan permukaan baharu yang berkembang pesat, yang menggunakan pancaran laser nadi bertenaga tinggi untuk menyinari permukaan bahan kerja, supaya kotoran, zarah atau salutan pada permukaan boleh menguap atau mengembang serta-merta, sekali gus mencapai proses pembersihan. dan penyucian.Pembersihan laser terutamanya dibahagikan kepada penyingkiran karat, penyingkiran minyak, penyingkiran cat, penyingkiran salutan dan proses lain;Ia digunakan terutamanya untuk pembersihan logam, pembersihan peninggalan budaya, pembersihan seni bina, dll. Berdasarkan fungsi komprehensifnya, pemprosesan yang tepat dan fleksibel, kecekapan tinggi dan penjimatan tenaga, perlindungan alam sekitar hijau, tiada kerosakan pada substrat, kecerdasan, kualiti pembersihan yang baik, keselamatan, aplikasi luas dan ciri-ciri dan kelebihan lain, ia telah menjadi semakin popular dalam pelbagai bidang perindustrian.

Berbanding dengan kaedah pembersihan tradisional seperti pembersihan geseran mekanikal, pembersihan kakisan kimia, pembersihan hentaman kuat pepejal cecair, pembersihan ultrasonik frekuensi tinggi, pembersihan laser mempunyai kelebihan yang jelas.

2. Pelindapkejutan laser

Pelindapkejutan laser menggunakan laser tenaga tinggi sebagai sumber haba untuk menjadikan permukaan logam panas dan sejuk dengan cepat.Proses pelindapkejutan selesai serta-merta untuk mendapatkan kekerasan tinggi dan struktur martensit ultra-halus, meningkatkan kekerasan dan rintangan haus permukaan logam, dan membentuk tegasan mampatan pada permukaan untuk meningkatkan rintangan keletihan.Kelebihan teras proses ini termasuk zon terjejas haba kecil, ubah bentuk kecil, tahap automasi yang tinggi, fleksibiliti pelindapkejutan terpilih yang baik, kekerasan tinggi bijirin halus, dan perlindungan alam sekitar yang bijak.Sebagai contoh, tempat laser boleh dilaraskan untuk memadam sebarang kedudukan lebar;Kedua, kepala laser dan pautan robot berbilang paksi boleh memadamkan kawasan yang ditetapkan bahagian kompleks.Sebagai contoh lain, pelindapkejutan laser adalah sangat panas dan cepat, dan tegasan pelindapkejutan dan ubah bentuk adalah kecil.Ubah bentuk bahan kerja sebelum dan selepas pelindapkejutan laser boleh hampir diabaikan, jadi ia amat sesuai untuk rawatan permukaan bahagian dengan keperluan ketepatan tinggi.

Pada masa ini, pelindapkejutan laser telah berjaya digunakan pada pengukuhan permukaan bahagian yang terdedah dalam industri automobil, industri acuan, alat perkakasan dan industri jentera, terutamanya dalam meningkatkan hayat perkhidmatan bahagian yang terdedah seperti gear, permukaan aci, panduan, rahang dan acuan.Ciri-ciri pelindapkejutan laser adalah seperti berikut:

(1) Pelindapkejutan laser ialah pemanasan pantas dan proses penyejukan yang teruja sendiri, yang tidak memerlukan pemeliharaan haba relau dan pelindapkejutan penyejuk.Ia adalah proses rawatan haba yang bebas pencemaran, hijau dan mesra alam, dan dengan mudah boleh melaksanakan pelindapkejutan seragam pada permukaan acuan besar;

(2) Oleh kerana kelajuan pemanasan laser adalah pantas, zon terjejas haba adalah kecil, dan pelindapkejutan pemanasan pengimbasan permukaan, iaitu, pelindapkejutan pemanasan tempatan serta-merta, ubah bentuk acuan yang dirawat adalah sangat kecil;

(3) Oleh kerana sudut perbezaan kecil pancaran laser, ia mempunyai kearah yang baik, dan boleh memadamkan permukaan acuan secara tempatan dengan tepat melalui sistem panduan cahaya;

(4) Kedalaman lapisan keras pelindapkejutan permukaan laser biasanya 0.3-1.5 mm.

3. Penyepuhlindapan laser

Penyepuhlindapan laser ialah proses rawatan haba yang menggunakan laser untuk memanaskan permukaan bahan, mendedahkan bahan kepada suhu tinggi untuk masa yang lama, dan kemudian perlahan-lahan menyejukkannya.Tujuan utama proses ini adalah untuk melepaskan tekanan, meningkatkan kemuluran dan keliatan bahan, dan menghasilkan struktur mikro khas.Ia dicirikan oleh keupayaan untuk menyesuaikan struktur matriks, mengurangkan kekerasan, menapis bijirin dan menghilangkan tekanan dalaman.Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, teknologi penyepuhlindapan laser juga telah menjadi satu proses baharu dalam industri pemprosesan semikonduktor, yang boleh meningkatkan integrasi litar bersepadu.

4. Pengukuhan kejutan laser

Teknologi pengukuhan kejutan laser ialah teknologi baharu dan tinggi yang menggunakan gelombang kejutan plasma yang dihasilkan oleh pancaran laser yang kuat untuk meningkatkan anti keletihan, rintangan haus dan rintangan kakisan bahan logam.Ia mempunyai banyak kelebihan yang luar biasa, seperti tiada zon terjejas haba, kecekapan tenaga yang tinggi, kadar terikan ultra-tinggi, kebolehkawalan yang kuat dan kesan pengukuhan yang luar biasa.Pada masa yang sama, pengukuhan kejutan laser mempunyai ciri-ciri tegasan mampatan sisa yang lebih dalam, struktur mikro dan integriti permukaan yang lebih baik, kestabilan terma yang lebih baik dan hayat yang lebih lama.Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi ini telah mencapai perkembangan pesat, dan mempunyai peranan yang besar dalam aeroangkasa, pertahanan negara dan industri ketenteraan dan bidang lain.Di samping itu, salutan digunakan terutamanya untuk melindungi bahan kerja daripada luka bakar laser dan meningkatkan penyerapan tenaga laser.Pada masa ini, bahan salutan yang biasa digunakan ialah cat hitam dan kerajang aluminium.

Laser peening (LP), juga dikenali sebagai laser shock peening (LSP), adalah satu proses yang digunakan dalam bidang kejuruteraan permukaan, iaitu, penggunaan pancaran laser berkuasa tinggi berdenyut untuk menghasilkan tekanan sisa dalam bahan untuk meningkatkan rintangan haus. (seperti rintangan haus dan rintangan keletihan) permukaan bahan, atau untuk meningkatkan kekuatan bahagian nipis bahan untuk meningkatkan kekerasan permukaan bahan.

Tidak seperti kebanyakan aplikasi pemprosesan bahan, LSP tidak menggunakan kuasa laser untuk rawatan haba untuk mencapai kesan yang diingini, tetapi menggunakan hentaman rasuk untuk pemprosesan mekanikal.Pancaran laser kuasa tinggi digunakan untuk memberi kesan pada permukaan bahan kerja sasaran dengan nadi pendek kuasa tinggi.

Rasuk cahaya memberi kesan kepada bahan kerja logam, mengewapkan bahan kerja ke dalam keadaan plasma nipis serta-merta, dan menggunakan tekanan gelombang kejutan pada bahan kerja.Kadangkala lapisan nipis bahan pelapik legap ditambah pada bahan kerja untuk menggantikan penyejatan logam.Untuk memberi tekanan, bahan pelapisan lutsinar lain atau lapisan gangguan inersia digunakan untuk menangkap plasma (biasanya air).

Plasma menghasilkan kesan gelombang kejutan, membentuk semula struktur mikro permukaan bahan kerja pada titik hentaman, dan kemudian menjana tindak balas rantai pengembangan dan pemampatan logam.Tegasan mampatan dalam yang dihasilkan oleh tindak balas ini boleh memanjangkan hayat komponen.

5. Pengaloian laser

Pengaloian laser ialah teknologi pengubahsuaian permukaan baharu, yang boleh digunakan untuk menyediakan salutan komposit cermet bertetulang nanohablur amorfus pada permukaan bahagian struktur mengikut keadaan perkhidmatan bahan penerbangan yang berbeza dan ciri-ciri pemanasan rasuk laser ketumpatan tenaga tinggi dan kadar pemeluwapan, jadi untuk mencapai tujuan pengubahsuaian permukaan bahan penerbangan.Berbanding dengan teknologi pengaloian laser, teknologi pelapisan laser mempunyai ciri-ciri nisbah pencairan kecil substrat kepada kolam lebur, zon terjejas haba kecil, ubah bentuk haba kecil bahan kerja dan kadar sekerap kecil bahan kerja selepas rawatan pelapisan laser.Pelapisan laser boleh meningkatkan sifat permukaan bahan dengan ketara, dan membaiki bahan haus.Ia mempunyai ciri-ciri kecekapan tinggi, kelajuan pantas, perlindungan alam sekitar hijau dan bebas pencemaran, dan prestasi baik bahan kerja selepas rawatan.

rawatan permukaan26. Pelapisan laser

Teknologi pelapisan laser juga merupakan salah satu teknologi pengubahsuaian permukaan baharu yang mewakili arah pembangunan dan tahap kejuruteraan permukaan.Teknologi pelapisan laser telah menjadi tempat tumpuan penyelidikan dalam pengubahsuaian permukaan aloi titanium kerana kelebihan gabungan bebas pencemaran dan metalurgi antara salutan dan substrat.Salutan seramik pelapisan laser atau salutan komposit bertetulang zarah seramik adalah cara yang berkesan untuk meningkatkan rintangan haus permukaan aloi titanium.Mengikut keadaan kerja sebenar, pilih sistem bahan yang sesuai, dan teknologi pelapisan laser boleh mencapai keperluan proses terbaik.Teknologi pelapisan laser boleh membaiki pelbagai bahagian yang gagal, seperti bilah aeroengine.

Perbezaan antara pengaloian permukaan laser dan pelapisan permukaan laser ialah pengaloian permukaan laser adalah untuk mencampurkan sepenuhnya unsur aloi yang ditambah dan lapisan permukaan substrat dalam keadaan cecair untuk membentuk lapisan pengaloian;Pelapisan permukaan laser adalah untuk mencairkan semua prasalut dan mikro mencairkan permukaan substrat, supaya lapisan pelapisan dan bahan substrat membentuk gabungan metalurgi dan mengekalkan komposisi lapisan pelapisan pada dasarnya tidak berubah.Teknologi pengaloian laser dan pelapisan laser digunakan terutamanya untuk meningkatkan rintangan haus permukaan, rintangan kakisan dan rintangan penggredan aloi titanium.

Pada masa ini, teknologi pelapisan laser telah digunakan secara meluas dalam pembaikan dan pengubahsuaian permukaan logam.Walau bagaimanapun, walaupun pelapisan laser tradisional mempunyai kelebihan dan ciri pemprosesan fleksibel, pembaikan berbentuk khas, bahan tambahan yang ditentukan pengguna, dll., kecekapan kerjanya adalah rendah, dan ia masih tidak dapat memenuhi keperluan pengeluaran dan pemprosesan pesat berskala besar dalam beberapa bidang pengeluaran.Untuk memenuhi keperluan pengeluaran besar-besaran dan meningkatkan kecekapan pelapisan, teknologi pelapisan laser berkelajuan tinggi telah wujud.

Teknologi pelapisan laser berkelajuan tinggi boleh merealisasikan lapisan pelapisan padat dan bebas kecacatan.Kualiti permukaan lapisan pelapisan adalah padat, ikatan metalurgi dengan substrat, tiada kecacatan terbuka, dan permukaannya licin.Ia bukan sahaja boleh diproses pada badan pusingan, tetapi juga pada satah dan permukaan kompleks.Melalui pengoptimuman teknikal yang berterusan, teknologi ini boleh digunakan secara meluas dalam arang batu, metalurgi, platform luar pesisir, pembuatan kertas, peralatan awam, kereta, kapal, petroleum, industri aeroangkasa, dan menjadi proses pembuatan semula hijau yang boleh menggantikan teknologi penyaduran elektrik tradisional.

7. Ukiran laser

Ukiran laser ialah proses pemprosesan laser yang menggunakan teknologi CNC untuk menayangkan pancaran laser tenaga tinggi ke permukaan bahan, dan menggunakan kesan terma yang dihasilkan oleh laser untuk menghasilkan corak yang jelas pada permukaan bahan.Denaturasi fizikal lebur dan pengegasan bahan pemprosesan di bawah penyinaran ukiran laser boleh membolehkan ukiran laser mencapai tujuan pemprosesan.Ukiran laser adalah menggunakan laser untuk mengukir perkataan pada objek.Perkataan yang diukir oleh teknologi ini tidak mempunyai torehan, permukaan objek licin dan rata, dan tulisan tangan tidak akan dipakai.Ciri dan kelebihannya termasuk: selamat dan boleh dipercayai;Tepat dan teliti, ketepatan boleh mencapai 0.02mm;Simpan perlindungan alam sekitar dan bahan semasa pemprosesan;Kelajuan tinggi, ukiran berkelajuan tinggi mengikut lukisan keluaran;Kos rendah, tidak terhad oleh kuantiti pemprosesan, dsb.

rawatan permukaan3

8. Pencetakan 3D laser

Proses ini menggunakan teknologi pelapisan laser, yang menggunakan laser untuk menyinari aliran serbuk yang diangkut oleh muncung untuk terus mencairkan bahan ringkas atau serbuk aloi.Selepas pancaran laser keluar, cecair aloi mengeras dengan cepat untuk merealisasikan prototaip pesat aloi.Pada masa ini, ia telah digunakan secara meluas dalam pemodelan industri, pembuatan jentera, aeroangkasa, ketenteraan, seni bina, filem dan televisyen, peralatan rumah tangga, industri ringan, perubatan, arkeologi, budaya dan seni, arca, perhiasan dan bidang lain.

rawatan permukaan4

9. Aplikasi industri biasa rawatan permukaan laser dan pembuatan semula

Pada masa ini, rawatan permukaan laser dan teknologi pembuatan aditif, proses dan peralatan digunakan secara meluas dalam metalurgi, jentera perlombongan, acuan, kuasa petroleum, alat perkakasan, transit kereta api, aeroangkasa, jentera dan industri lain.

 

10. Aplikasi teknologi penyaduran laser

Penyaduran laser ialah teknologi penyaduran pancaran tenaga tinggi baharu, yang sangat penting kepada pengeluaran dan pembaikan peranti mikroelektronik dan litar bersepadu berskala besar.Pada masa ini, walaupun prinsip penyaduran laser, ablasi laser, pemendapan laser plasma dan jet laser masih dalam penyelidikan, teknologi mereka telah digunakan.Apabila laser berterusan atau laser nadi menyinari permukaan katod dalam mandian penyaduran elektrik, bukan sahaja kadar pemendapan logam boleh dipertingkatkan dengan banyak, tetapi juga komputer boleh digunakan untuk mengawal trajektori pancaran laser untuk mendapatkan salutan yang tidak terlindung daripada geometri kompleks yang dijangkakan.

Penggunaan penyaduran laser dalam amalan terutamanya berdasarkan dua ciri berikut:

(1) Kelajuan di kawasan penyinaran laser jauh lebih tinggi daripada kelajuan penyaduran elektrik dalam badan (kira-kira 103 kali);

(2) Keupayaan kawalan laser adalah kuat, yang boleh membuat bahagian bahan yang diperlukan memendakan jumlah logam yang diperlukan.Penyaduran elektrik biasa berlaku pada keseluruhan substrat elektrod, dan kelajuan penyaduran adalah perlahan, jadi sukar untuk membentuk corak yang kompleks dan halus.Penyaduran laser boleh melaraskan pancaran laser kepada saiz mikrometer, dan menjalankan pengesanan tanpa pelindung pada saiz mikrometer.Untuk reka bentuk litar, pembaikan litar dan pemendapan setempat pada komponen penyambung mikroelektronik, jenis pemetaan berkelajuan tinggi ini menjadi semakin praktikal.

Berbanding dengan penyaduran elektrik biasa, kelebihannya ialah:

(1) Kelajuan pemendapan pantas, seperti penyaduran emas laser sehingga 1 μ M/s, penyaduran tembaga laser sehingga 10 μ M/s, penyaduran emas jet laser sehingga 12 μ M/s, penyaduran tembaga jet laser sehingga 50 μ m/s;

(2) Pemendapan logam hanya berlaku di kawasan penyinaran laser, dan salutan pemendapan tempatan boleh diperolehi tanpa langkah perisai, dengan itu memudahkan proses pengeluaran;

(3) Lekatan salutan bertambah baik;

(4) Mudah untuk merealisasikan kawalan automatik;

(5) Simpan logam berharga;

(6) Menjimatkan pelaburan peralatan dan masa pemprosesan.

Apabila laser berterusan atau laser impuls menyinari permukaan katod dalam mandian penyaduran elektrik, bukan sahaja kadar pemendapan logam boleh dipertingkatkan dengan baik, tetapi juga komputer boleh mengawal trek pergerakan pancaran laser untuk mendapatkan salutan tidak terlindung dengan kompleks yang dijangkakan. geometri.Teknologi baharu semasa penyaduran jet laser dipertingkatkan menggabungkan teknologi penyaduran laser dipertingkatkan dengan penyemburan larutan penyaduran, supaya laser dan penyelesaian penyaduran boleh menembak secara serentak ke permukaan katod, dan kelajuan pemindahan jisim adalah lebih cepat daripada kelajuan pemindahan jisim kacau mikro yang disebabkan oleh penyinaran laser, dengan itu mencapai kelajuan pemendapan yang sangat tinggi.

rawatan permukaan5

Pembangunan dan inovasi masa depan

Pada masa hadapan, arah pembangunan rawatan permukaan laser dan peralatan pembuatan aditif boleh diringkaskan seperti berikut:

·Kecekapan tinggi – kecekapan pemprosesan yang tinggi, memenuhi irama pengeluaran pesat industri moden;

·Prestasi tinggi – peralatan mempunyai fungsi yang pelbagai, prestasi yang stabil dan sesuai untuk keadaan kerja yang berbeza;

·Kecerdasan tinggi – tahap kecerdasan sentiasa bertambah baik, dengan kurang campur tangan manual;

·Kos rendah – kos peralatan boleh dikawal, dan kos bahan guna habis dikurangkan;

·Penyesuaian – penyesuaian peralatan yang diperibadikan, perkhidmatan selepas jualan yang tepat,

·Dan pengkompaunan – menggabungkan teknologi laser dengan teknologi pemprosesan tradisional.


Masa siaran: Sep-17-2022

  • Sebelumnya:
  • Seterusnya: