Katere so druge tehnologije laserske obdelave površin poleg laserskega čiščenja?

Laserska tehnologija je že dolgo znana po široki uporabi pri varjenju, rezanju in označevanju. V zadnjih dveh letih, s postopno popularizacijo laserskega čiščenja, je koncept laserske obdelave površin vedno bolj v središču pozornosti in se pojavlja v glavah ljudi. Laser se obdeluje na brezkontakten način, z visoko fleksibilnostjo, visoko hitrostjo, brez hrupa, majhnim nedestruktivnim osnovnim materialom v območju toplotnega vpliva, brez potrošnega materiala in zaščite okolja ter z nizko vsebnostjo ogljika.

Poleg laserskega čiščenja obstaja dejansko veliko kategorij uporabe, kot so lasersko poliranje, lasersko oblaganje, lasersko utrjevanje itd. Te metode se uporabljajo za spreminjanje specifičnih fizikalnih in kemijskih lastnosti površine materiala, na primer za hidrofobno funkcijo površine ali uporabo laserskih impulzov za ustvarjanje majhnih vdolbin s premerom približno 10 mikronov in globino le nekaj mikronov, da se poveča hrapavost, izboljša oprijem površine itd.

Ali poznate poleg laserskega čiščenja še naslednje metode laserske obdelave površin?

Lasersko kaljenje je ena od rešitev za obdelavo kompleksnih delov z visoko obremenitvijo. Lahko poveča obremenitev delov z visoko obrabo, kot so odmične gredi in orodja za upogibanje, in podaljša življenjsko dobo delov.

Njegovo načelo je prerazporeditev atomov ogljika v kovinski mreži s segrevanjem ovoja obdelovanca, ki vsebuje ogljik, na nekoliko nižjo temperaturo taljenja (900-1400 stopinj, absorbira se 40 % moči sevanja) , nato pa laserski žarek stabilizira grelno površino vzdolž smeri podajanja, okoliški material pa se med premikanjem laserskega žarka hitro ohladi. Kovinske rešetke ni mogoče obnoviti v prvotno obliko, zato nastane martenzit, ki bistveno poveča trdoto. Globina kaljenja zunanje plasti ogljikovega jekla, dosežena z laserskim kaljenjem, je običajno 0.1-1.5 mm, pri nekaterih materialih pa je mogoče doseči 2,5 mm ali več. V primerjavi s tradicionalno metodo kaljenja so njegove prednosti: 1. Ciljni vnos toplote je omejen na lokalno območje, tako da skoraj ni upogibanja komponent med obdelavo. Stroške predelave je mogoče zmanjšati ali celo popolnoma odpraviti; 2. Prav tako se lahko utrdi v zapletenih geometrijskih površinah in natančnih delih, ki lahko realizirajo natančno utrjevanje lokalno omejenih funkcionalnih površin, ki jih ni mogoče pogasiti s tradicionalnimi metodami kaljenja; 3. Brez popačenja. Tradicionalni postopek kaljenja povzroči deformacijo zaradi večjega vnosa energije in kaljenja, vendar je v procesu laserskega kaljenja mogoče natančno nadzorovati vnos toplote zahvaljujoč laserski tehnologiji in nadzoru temperature. Komponente ostanejo skoraj v prvotnem stanju; 4. Geometrijo trdote komponente lahko spreminjamo "sproti". To pomeni, da ni potrebe po predelavi optike/celotnega sistema.

Lasersko lakiranje je ena od tehnoloških metod površinske modifikacije kovinskih materialov. Med postopkom strukturiranja laserji ustvarjajo pravilne urejene geometrije v plasteh ali substratih, da bi spremenili tehnične lastnosti in ciljno razvili nove funkcije. Postopek delovanja je v grobem uporaba laserskega sevanja (običajno kratkih impulzov laserske svetlobe) za ustvarjanje pravilno razporejenih geometrijskih oblik na površini na ponovljiv način. Laserski žarek kontrolirano tali material in se s pravilnim vodenjem procesa strdi v definirano strukturo.

Na primer, hidrofobne površinske strukture omogočajo odtekanje vode s površine. To lastnost je mogoče doseči z ustvarjanjem submikronskih struktur na površini z ultrakratkimi impulznimi laserji, strukture, ki jih je treba ustvariti, pa je mogoče natančno nadzorovati s spreminjanjem laserskih parametrov. Doseči je mogoče tudi nasprotne učinke, kot so hidrofilne površine.

Laser z vodnimi kapljicami izboljša hrapavost površine s sorodno tehnologijo.

Za barvanje avtomobilske plošče mora biti na površini pločevine enakomerno porazdeljena "mikro jamica", da se izboljša oprijem barve, pulzni laserski žarek, ki se fokusira tisoč do desettisočkrat na sekundo, pade na površino valja in tvori majhen talilni bazen na valjčni površini v žariščni točki in pihanje majhnega talinega bazena vstran, tako da se talina v talinem bazenu odloži do roba talinega bazena, kolikor je mogoče, da se oblikuje krožni lok, izbočen v skladu z določene zahteve. Te majhne izbokline in mikro jamice lahko ne samo izboljšajo hrapavost površine materiala, povečajo oprijem barve, ampak tudi izboljšajo površinsko trdoto materiala in podaljšajo življenjsko dobo. Nekatere lastnosti ustvari laserska struktura, kot so torne lastnosti nekaterih kovinskih materialov ali električna in toplotna prevodnost. Poleg tega lasersko strukturiranje poveča tudi trdnost lepljenja in življenjsko dobo obdelovanca.

V primerjavi s tradicionalnimi metodami je površinsko lasersko strukturiranje bolj okolju prijazno in ne zahteva dodatnih peskalnih sredstev ali kemikalij. Laser, ki je ponovljiv in natančen, doseže nadzorovane strukture do mikrona in ga je zelo enostavno posnemati.

Laser, ki je ponovljiv in natančen, doseže nadzorovane strukture do mikrona in ga je zelo enostavno posnemati. Nizko vzdrževanje, laser je brezkontakten v primerjavi s hitro obrabljivimi mehanskimi orodji, tako da ni nobene obrabe. Naknadna obdelava ni potrebna in na lasersko obdelanih delih ne ostanejo taline ali drugi ostanki obdelave.

Lasersko kaljenje se pogosto uporablja pri obdelavi površin z laserskim barvanjem, znano tudi kot lasersko barvno označevanje. Načelo postopka je, da ko laser segreje material, se kovina lokalno segreje nekoliko pod tališčem, struktura vrat pa se spremeni pod ustreznimi procesnimi parametri. Na površini obdelovanca bo nastala oksidna plast, ta plast filma pod svetlobnim obsevanjem, interferenca vpadne svetlobe povzroči, da se v tem času pojavijo različne temperirane barve, površina, ki jo ustvari ta plast čarobne barvne označevalne plasti, z Spremembe kota opazovanja, bo označeni vzorec spremenil tudi različne barve.

Te barve ohranjajo stabilno temperaturo do približno 200 stopinj. Pri višjih temperaturah se mreža vrne v prvotno stanje – oznake izginejo. Kakovost površine bo ostala nedotaknjena. Ima visoko stopnjo varnosti in sledljivosti pri uporabi proti ponarejanju. V zadnjih letih je dozorel na področju medicinske tehnologije in je poleg novega črnega označevanja z laserji z ultra kratkimi impulzi zelo primeren tudi za identifikacijo izdelkov, s čimer je dosegel edinstveno sledljivost po UDI direktivi.

Je aditivni proizvodni postopek, primeren za kovinske in kermetne mešane materiale. To vam omogoča ustvarjanje ali spreminjanje 3D geometrij. S to proizvodno metodo lahko laser tudi popravimo ali premažemo. Tako se v letalstvu za popravilo turbinskih lopatic uporablja aditivna proizvodnja. Na področju izdelave orodij in orodij je možno popraviti ali celo delno armirati počene ali obrabljene robove in funkcionalne površine. Za preprečevanje obrabe in korozije, na področju energetske tehnologije ali petrokemije, premaz ležajev, valjev ali hidravličnih komponent. Aditivna proizvodnja se uporablja tudi v avtomobilski proizvodnji. Tukaj je spremenjeno veliko število komponent. Pri običajnem laserskem oplaščanju kovin laserski žarek najprej lokalno segreje obdelovanec in nato oblikuje staljeno bazo. Fini kovinski prah se nato iz šobe laserske obdelovalne glave razprši neposredno v bazen staline. V procesu visokohitrostnega laserskega oblaganja kovin se praškasti delci segrejejo skoraj do tališča nad osnovno površino. Tako je potrebno manj časa za taljenje praškastih delcev. Učinek: Bistveno izboljšanje hitrosti procesa. Zaradi manjšega toplotnega učinka je mogoče s hitrim laserskim kovinskim oplaščenjem prevleči tudi materiale, ki so zelo občutljivi na toploto, kot so aluminijeve in litoželezove zlitine. S postopkom HS-LMD je mogoče na rotacijsko simetričnih površinah oblikovati zelo visoke površinske hitrosti, do 1500 cm²/min. Hkrati se dosežejo hitrosti podajanja do sto metrov na minuto. Hitro in enostavno popravite drage dele ali kalupe z lasersko prašno lasersko kovinsko oblogo. Velike in majhne poškodbe je mogoče popraviti hitro in skoraj brez sledi. Lahko tudi spremenite dizajn. To prihrani čas, energijo in material. Še posebej pri dragih kovinah, kot sta nikelj ali titan, se splača. Tipični primeri uporabe so turbinske lopatice, različni bati, ventili, gredi ali matrice.

Na tisoče mikrolaserjev (VCsels) je nameščenih na enem samem čipu. Vsak oddajnik je opremljen s 56 takimi čipi, modul pa je sestavljen iz več oddajnikov. Pravokotno sevalno območje lahko vsebuje na milijone mikrolaserjev in proizvede več kilovatov infrardeče laserske moči. VCSEL ustvarja skoraj infrardeči žarek z intenzivnostjo sevanja 100 W/cm² skozi veliko območje usmerjenega pravokotnega preseka žarka. Načeloma je ta tehnologija primerna za vse industrijske procese, kjer se zahteva natančen nadzor površine in temperature. Laserski modul za toplotno obdelavo je posebej primeren za visoko natančne in prilagodljive aplikacije ogrevanja velikih površin. V primerjavi s tradicionalnimi načini ogrevanja ponuja ta novi postopek ogrevanja večjo prilagodljivost, natančnost in prihranek stroškov.

Tehnologijo je mogoče uporabiti za zapiranje baterij v vrečkah, da se prepreči gubanje aluminijaste folije in s tem podaljša življenjska doba baterije. Uporablja se lahko tudi za sušenje celične aluminijaste folije, fotoinfiltriranih sončnih kolektorjev in natančno obdelavo območij, ki jih je treba ogreti, v posebnih materialih, kot so jeklene in silicijeve rezine.

Mehanizem tehnologije laserskega poliranja je ozko taljenje površine in površinsko pretaljenje, ki temelji na ponovnem taljenju površine in ponovnem strjevanju plasti laserskega ponovnega taljenja. Ko je kovinska površina obsevana z dovolj visokoenergijskim laserjem, se površina podvrže določeni stopnji pretaljenja, prerazporeditve in z delovanjem površinske natezne napetosti in gravitacije se doseže gladka površina pred strjevanjem. Celotna debelina plasti taline je manjša od višine korita do vrha vala, tako da se celotna staljena kovina napolni v bližnjo korito, gonilna sila tega polnjenja je dosežena s kapilarnim učinkom in debelejša plast taline bo spodbudila tekočo kovino, da teče navzven iz središča bazena taline. Gonilna sila je toplotni kapilarni učinek ali Marconijev učinek, ki jo prerazporedi.

Primeri uporabe, kot so lahke velike optične komponente teleskopa (zlasti zrcala velikih velikosti in kompleksne oblike) iz materiala silicijev karbid keramika. RB-SiC, kot tipičen visoko trdoten in večfazni material, ima težko površinsko natančno tehnologijo poliranja in nizko učinkovitost. S spreminjanjem površine RB-SiC, predhodno prevlečene s prahom Si s femtosekundnim laserjem, je mogoče dobiti optično površino s površinsko hrapavostjo Sq 4,45 nm po samo 4,5 urah poliranja, učinkovitost poliranja pa je več kot 3-krat večja od tiste neposrednega brušenja poliranja. Lasersko poliranje se pogosto uporablja tudi pri poliranju matric, CAM in turbinskih lopatic.

Lasersko udarno utrjevanje, znano tudi kot lasersko strjevanje, je namenjeno takojšnjemu obsevanju površine kovinskih delov z visoko energijsko gostoto, visokim fokusom, kratkim impulznim laserjem (λ=1053nm) in površinske kovine (ali absorpcijske plasti). tvori plazemsko eksplozijo pod delovanjem laserja z visoko gostoto moči, eksplozijski udarni val pa se prenese v notranjost kovinskih delov pod omejevalno plastjo, tako da površinsko zrno povzroči tlačno plastično deformacijo. Učinki površinske ojačitve, kot sta preostala tlačna napetost in prečiščenost zrn, so doseženi na debelejši površini delov. V primerjavi s tradicionalnim mehanskim peskanjem ima naslednje prednosti:

1. Močna orientacija: laser deluje na kovinsko površino pod kotom, ki ga je mogoče nadzorovati, in učinkovitost pretvorbe energije je visoka, medtem ko je udarni kot mehanskega izstrelka naključen.

2. Velika sila: trenutni tlak, ki ga ustvari plazma laserskega peskanja, je tako visok kot nekaj GPa; Visoka gostota moči: največja gostota moči laserskega udara doseže nekaj do deset GW/cm2.

3. Dobra celovitost površine: laserski udar skoraj nima učinka razprševanja na površino in po mehanskem brizganju se površinska topografija poškoduje in nastane koncentracija napetosti. Največja vrednost tlačne napetosti po laserskem šoku je boljša. Površinska preostala tlačna napetost se poveča za približno 40 % ~ 50 %, življenjska doba ob utrujenosti, odpornost na visoke temperature in upogibno oblikovanje obdelovanca pa se znatno izboljšajo. Trenutno se uporablja pri površinski obdelavi letal, površinski obdelavi letalskih motorjev in na drugih področjih.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko podjetje, specializirano za raziskave in razvoj, proizvodnjo in prodajo avtomatskega laserskega stroja za oblaganje, visokohitrostnega laserskega stroja za oblaganje, laserskega kalilnega stroja, laserskega varilnega stroja in opreme za lasersko 3D tiskanje. Naši izdelki so stroškovno učinkoviti in se prodajajo doma in v tujini. Če vas zanimajo naši izdelki, nas kontaktirajte na bob@gshenglaser.com.