Lasertechnologie staat al lange tijd bekend om het uitgebreide gebruik ervan bij lassen, snijden en markeren, en pas in deze twee jaar, met de geleidelijke popularisering van laserreiniging, is het concept van laseroppervlaktebehandeling steeds populairder geworden. de focus van de aandacht en verscheen in de hoofden van mensen. Laserverwerking op contactloze wijze, hoge flexibiliteit, hoge snelheid, geen geluid, kleine hittebeïnvloede zone zonder schade aan het substraat, geen verbruiksartikelen en milieuvriendelijk koolstofarm.
Laseroppervlaktebehandeling kent naast laserreiniging eigenlijk een zeer groot aantal toepassingscategorieën, zoals laserpolijsten, lasercladding, laserquenchen enzovoort. Deze methoden worden gebruikt om de specifieke fysisch-chemische eigenschappen van het materiaaloppervlak te veranderen, bijvoorbeeld om het oppervlak hydrofoob te maken, of laserpulsen om een diameter van ongeveer 10 micron te produceren, de diepte van slechts een paar micron van kleine depressies , als een manier om de ruwheid te vergroten, de hechting van het oppervlak te verbeteren, enzovoort.
Kent u naast laserreiniging de volgende vormen van laseroppervlaktebehandeling?
Laserharding
Laserharden is een van de oplossingen voor het bewerken van zwaar belaste en complexe onderdelen, waardoor onderdelen met hogere slijtage, zoals nokkenassen en buiggereedschappen, aan hogere spanningen kunnen worden onderworpen voor een langere levensduur.
Het werkt door de huid van een koolstofhoudend werkstuk te verwarmen tot een temperatuur iets onder de smelttemperatuur (900 - 1400 graad, 40 procent van het bestraalde vermogen wordt geabsorbeerd), zodat de koolstofatomen in het metaalrooster opnieuw worden gerangschikt ( austenitisatie), en vervolgens verwarmt de laserstraal het oppervlak gestaag in de voedingsrichting, en koelt het materiaal rond de laserstraal zo snel af terwijl de laserstraal beweegt dat het metalen rooster niet in staat is terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm, wat resulteert in martensiet, wat geeft aanleiding tot een Dit resulteert in martensiet en een aanzienlijke toename van de hardheid.
De hardingsdiepte van de buitenste lagen koolstofstaal die wordt bereikt door laserharden is doorgaans 0.1-1,5 mm, en kan bij sommige materialen 2,5 mm of groter zijn. De voordelen ten opzichte van conventionele hardingsmethoden zijn:
- De gerichte warmte-inbreng is beperkt tot een gelokaliseerd gebied, wat resulteert in vrijwel geen kromtrekken van componenten tijdens de bewerking. De herbewerkingskosten worden verlaagd of zelfs helemaal geëlimineerd;
- Harden zelfs op complexe geometrieën en precisiecomponenten, waardoor nauwkeurige harden van plaatselijk beperkte functionele oppervlakken mogelijk is die niet kunnen worden gehard met conventionele hardingsmethoden;
- zonder vervorming. Conventionele hardingsprocessen veroorzaken vervorming als gevolg van een hogere energie-input en uitdoving, maar tijdens laserharden kan de warmte-inbreng nauwkeurig worden geregeld dankzij lasertechnologie en temperatuurregeling. Het onderdeel blijft vrijwel ongerept;
- De hardheidsgeometrie van het onderdeel kan snel en "on the fly" worden gewijzigd. Dit betekent dat het niet nodig is om de optiek/het gehele systeem om te bouwen.
Laserkapsel
Lasergroeven is een van de processen voor oppervlaktemodificatie van metalen materialen. Tijdens het structureringsproces creëert de laser regelmatig gerangschikte geometrieën in lagen of substraten om veranderingen in technische eigenschappen aan te pakken en nieuwe functies te ontwikkelen. Het proces omvat doorgaans het gebruik van laserstraling (meestal korte pulsen laserlicht) om op reproduceerbare wijze regelmatig gerangschikte geometrieën op een oppervlak te genereren. De laserstraal smelt het materiaal op een gecontroleerde manier en wordt door een passend procesmanagement in de gedefinieerde structuur gestold.
Afbeelding
Hydrofobe oppervlaktestructuren zorgen er bijvoorbeeld voor dat water van het oppervlak kan stromen. Door submicronstructuren op oppervlakken te creëren met ultrakorte gepulseerde lasers kan deze eigenschap worden gerealiseerd en kan de te creëren structuur nauwkeurig worden gecontroleerd door de laserparameters te variëren. Het tegenovergestelde effect, bijvoorbeeld hydrofiele oppervlakken, kan ook worden gerealiseerd.
Om autopanelen te verven, is het noodzakelijk om "microputjes" gelijkmatig over het oppervlak van de plaat te verdelen om de hechting van de verf te verbeteren. Een gepulseerde laserstraal met duizenden tot tienduizenden pulsen per seconde wordt gefocusseerd en valt vervolgens in op het oppervlak van de rollen om een kleine oplosbare plas te vormen op het oppervlak van de rollen op het focuspunt, en tegelijkertijd aan de zijkant. blazen op het kleine oplosbare zwembad, zodat het gesmolten materiaal in het oplosbare zwembad zich zoveel mogelijk ophoopt in het oplosbare zwembad volgens de gespecificeerde vereisten. De rand van de vorming van boogvormige lipjes, deze kleine lipjes en micro-putjes kunnen niet alleen de ruwheid van het materiaaloppervlak verbeteren om de hechting van verf te vergroten, maar ook de oppervlaktehardheid van het materiaal verbeteren om de levensduur te verlengen.
Bepaalde eigenschappen worden gegenereerd door laserstructurering, zoals de wrijvingseigenschappen of de elektrische en thermische geleidbaarheid van sommige metalen materialen. Bovendien verhoogt het laserstructureren de hechtsterkte en de levensduur van het werkstuk.
Vergeleken met traditionele methoden is het laserstructureren van oppervlakken milieuvriendelijker, omdat er geen extra straalmiddelen of chemicaliën nodig zijn; herhaalbaar en nauwkeurig, lasers bereiken gecontroleerde structuren die tot op de micron nauwkeurig zijn en zeer eenvoudig te repliceren; onderhoudsarm, lasers zijn contactloos en daarom absoluut slijtvast in vergelijking met slijtvaste mechanische gereedschappen; en er is geen nabewerking nodig, omdat er geen smeltresten of andere bewerkingsresten achterblijven op het laserbewerkte onderdeel.
Oppervlaktebehandeling met laserflare
Lasertemperen wordt vaak gebruikt bij laserkleuroppervlakken, ook wel laserkleurmarkering genoemd. Het principe van het proces is dat wanneer de laser het materiaal verwarmt, het metaal lokaal wordt verwarmd tot iets onder het smeltpunt, in de juiste procesparameters, op dit moment zal de structuur van de poort veranderen; in het oppervlak van het werkstuk zal een oxidelaag vormen, deze filmlaag in de lichtinstraling, de invallende lichtinterferentie zodat op dit moment een verscheidenheid aan temperkleuren ontstaat, het oppervlak van het genereren van een laag kleurrijke markeringslaag, langs zonder dat de observatiehoek hoeft te worden gewijzigd, wordt het markeringspatroon gewijzigd in verschillende kleuren.
Droplet Laser publiceert rapport over ultrasnelle laserkleurige oppervlaktebehandeling
Deze kleuren blijven temperatuurstabiel tot ongeveer 200 graden. Bij hogere temperaturen is de poort temperatuurgestabiliseerd. Bij hogere temperaturen keert de poort terug naar de oorspronkelijke staat - de markering verdwijnt. De oppervlaktekwaliteit blijft intact. Een hoge mate van veiligheid en traceerbaarheid bij toepassingen tegen namaak. Naast de nieuwe zwarte markering met ultrakorte gepulseerde lasers is deze ook bij uitstek geschikt voor productmarkering en daarmee voor unieke traceerbaarheid volgens de UDI-richtlijn.
Laserbekleding
is een additief productieproces voor hybride materialen van metaal en cermet. Hiermee kunnen 3D-geometrieën worden gemaakt of gewijzigd. Met deze productiemethode kan de laser ook worden gebruikt voor reparatie of coating. In de lucht- en ruimtevaartsector wordt daarom gebruik gemaakt van additive manufacturing om turbinebladen te repareren.
Bij de gereedschaps- en matrijzenbouw kunnen gescheurde of versleten randen en gevormde functionele oppervlakken worden gerepareerd of zelfs plaatselijk worden gepantserd. Om slijtage en corrosie te voorkomen worden lagerlocaties, rollen of hydraulische componenten gecoat in energietechnologie of petrochemie. En additive manufacturing wordt ook gebruikt in de automobielindustrie. Talrijke componenten zijn hier verbeterd.
Bij het conventioneel lasersmelten van metaal verwarmt de laserstraal eerst plaatselijk het werkstuk en vormt vervolgens een gesmolten poel. Fijn metaalpoeder wordt vervolgens vanuit het mondstuk van de laserbewerkingskop rechtstreeks in het gesmolten bad gespoten. Tijdens het lasersmelten van metaal met hoge snelheid worden de poederdeeltjes al bijna tot smelttemperatuur boven het substraatoppervlak verwarmd. Hierdoor is er minder tijd nodig om de poederdeeltjes te smelten.
Het effect: een aanzienlijke verhoging van de processnelheid. Door het lagere thermische effect maakt het hogesnelheidslasermetaalsmelten ook het coaten van materialen die zeer gevoelig zijn voor hitte, zoals aluminiumlegeringen en gietijzerlegeringen. Met het HS-LMD-proces kunnen op rotatiesymmetrische oppervlakken hoge oppervlaktesnelheden tot 1500 cm²/min worden bereikt, terwijl voedingssnelheden tot enkele honderden meters per minuut kunnen worden gerealiseerd.
Dure onderdelen of mallen kunnen snel en eenvoudig worden gerepareerd met laserpoederlasermetaalcladding. Schade, groot of klein, kan snel en vrijwel zonder sporen worden gerepareerd. Ook ontwerpwijzigingen zijn mogelijk. Dit bespaart tijd, energie en materiaal. Vooral voor dure metalen zoals nikkel of titanium is het zeer de moeite waard. Typische voorbeelden van toepassingen zijn turbinebladen, diverse zuigers, kleppen, assen of matrijzen.
Laser-warmtebehandeling
Duizenden miniatuurlasers (VCSEL's) zijn op één chip gemonteerd. Elke zender is uitgerust met 56 van dergelijke chips, terwijl een module uit meerdere zenders bestaat. Het rechthoekige stralingsgebied kan miljoenen microlasers bevatten en kan meerdere kilowatts infrarood laservermogen leveren.
VCSEL's genereren nabij-infraroodstralen met een stralingsintensiteit van 100 W/cm² door middel van een grote, gerichte rechthoekige straaldoorsnede. In principe is deze technologie geschikt voor alle industriële processen die een uiterst nauwkeurige oppervlakte- en temperatuurbeheersing vereisen.
Laser-warmtebehandelingsmodules zijn bijzonder geschikt voor verwarmingstoepassingen op grote oppervlakken waarbij precisie en flexibiliteit vereist zijn. Vergeleken met conventionele verwarmingsmethoden biedt dit nieuwe verwarmingsproces een hogere mate van flexibiliteit, precisie en kostenbesparingen.
De technologie kan worden gebruikt om zakjes met batterijcellen af te dichten, waardoor wordt voorkomen dat de aluminiumfolie kreukt en zo de levensduur van de batterij wordt verlengd. Het kan ook worden gebruikt in toepassingen zoals het drogen van celfolies, het foto-impregneren van zonnepanelen en het nauwkeurig behandelen van de te verwarmen ruimte met specifieke materialen zoals staal en siliciumwafels.
Laserpolijsten
Het mechanisme van laserpolijsttechnologie is oppervlaktevernauwing en oversmelten van het oppervlak, wat afhankelijk is van het opnieuw smelten van het oppervlak en het opnieuw stollen van de met laser opnieuw gesmolten laag. Wanneer een metalen oppervlak wordt bestraald door een laser met een voldoende hoge energie, ondergaat het oppervlak een zekere mate van hersmelten, herverdeling en gladde oppervlakken worden bereikt door oppervlaktetrekspanning en zwaartekracht voordat ze stollen.
De gehele dikte van de smeltlaag is minder dan de hoogte van dal tot piek, waardoor het gehele gesmolten metaal de nabijgelegen troggen kan vullen, een vulling die wordt aangedreven door het capillaire effect, terwijl een dikkere smeltlaag ervoor zorgt dat het vloeibare metaal naar buiten stroomt. vanuit het midden van het smeltbad, aangedreven door het thermocapillaire effect of het Marconi-effect, dat herverdeling ervan mogelijk maakt.
Toepassingsvoorbeelden zoals siliciumcarbide-keramiek, het materiaal voor lichtgewicht grote telescoopoptieken (vooral grote en complex gevormde spiegels). RB-SiC, als typisch materiaal met hoge hardheid en complexe fasen, is technisch moeilijk om het oppervlak nauwkeurig te polijsten lage efficiëntie. Door het oppervlak van RB-SiC dat vooraf is gecoat met Si-poeder te modificeren met een femtoseconde laser, kan na slechts 4,5 uur polijsten een optisch oppervlak met oppervlakteruwheid Sq van 4,45 nm worden verkregen, wat de polijstefficiëntie met meer dan drie keer verbetert vergeleken met direct slijpen en polijsten. Laserpolijsten wordt ook veel gebruikt bij het polijsten van mallen, nokken en turbinebladen.
Lasershot-peenen
Laserimpactpeening, ook bekend als lasershotpeening, is een laserbestraling met hoge energiedichtheid, hoge focus en korte puls (λ=1053nm) van het oppervlak van de metalen onderdelen, oppervlaktemetaal (of absorptielaag) in de hoge vermogensdichtheid van de laser onder invloed van de onmiddellijke vorming van de plasma-explosie, de explosie van de schokgolf in de beperkingen op de grenslaag van de grenslaag van de interne overdracht van de metalen delen, zodat de oppervlaktelaag van de korrels om drukplastische vervorming te veroorzaken in de delen van de oppervlaktelaag van een dikker bereik van Verkrijg resterende drukspanning, korrelverfijning en andere oppervlakteversterkende effecten. Vergeleken met het traditionele mechanische gritstralen heeft het de volgende voordelen:
- Sterke richtingsgevoeligheid: de laser werkt onder een gecontroleerde hoek op het metalen oppervlak, hoge energieomzettingsefficiëntie, terwijl de mechanische projectielinslaghoek willekeurig is;
- Grote kracht: laserstralende plasma-uitbarsting gegenereerd door de momentane druk tot enkele GPa; vermogensdichtheid: piekvermogensdichtheid bij laserimpact van enkele tot tientallen GW/cm2;
- Goede oppervlakte-integriteit: laserinslag op het oppervlak heeft vrijwel geen sputtereffect, terwijl door mechanisch kogelstralen de oppervlaktemorfologie wordt beschadigd om spanningsconcentratie te produceren.
Laserimpact nadat de maximale drukspanningswaarde beter is, de resterende drukspanning op het oppervlak is met ongeveer 40 procent tot 50 procent toegenomen, de levensduur van het werkstuk tegen vermoeidheid, weerstand tegen hoge temperaturen en buigvormen en andere gerelateerde indicatoren van numerieke waarde zijn aanzienlijk verbeterd . Momenteel wordt het toegepast op het gebied van oppervlaktebehandeling van vliegtuigen, oppervlaktebehandeling van vliegtuigmotoren, enzovoort. Vertaald met www.DeepL.com/Translator (gratis versie)
