Лазерная термообработка: Принципы, преимущества и применение | MachineMFG

Узнайте о наших станках для обработки листового металла прямо сейчас!

Лазерная термообработка: Принципы, преимущества и применение

5
(1)

Ищете передовую технологию термообработки поверхности, способную изменить свойства металлических материалов? Обратите внимание на лазерную термообработку!

В этом инновационном процессе используются мощные лазерные лучи для изменения состава, структуры и свойств поверхности металлов, что приводит к повышению износостойкости, усталости, коррозии и устойчивости к окислению. Лазерная термообработка применяется в самых разных отраслях промышленности - от автомобильной до аэрокосмической - и представляет собой технологию, которая меняет наше представление о термообработке поверхности.

В этой статье мы подробно рассмотрим принципы, преимущества и области применения лазерной термообработки, так что пристегните ремни и приготовьтесь к обучению!

1. Принцип лазерной термообработки

Лазерная термообработка - это технология термообработки поверхности, при которой используется лазер для нагрева металлические материалы для достижения желаемых свойств поверхности. Лазер направляется на металлическая поверхность и если отражение преодолевается, большая часть лазерной энергии проникает в поверхность металла и поглощается.

В результате электроны в металле возбуждаются и сталкиваются с решеткой или другими электронами, быстро передавая тепло от поверхности металла к его внутренней части. Это приводит к высокой скорости охлаждения, что, в свою очередь, приводит к закалке поверхности.

Лазерный нагрев имеет высокую плотность мощности, то есть большое количество энергии концентрируется на небольшом участке заготовки. Такая высокая плотность мощности позволяет заготовке быстро достичь температуры аустенизации в зоне лазерного облучения.

Однако из-за быстрого нагрева тепло не успевает отводиться от заготовки за счет теплопроводности и теплоотдачи. После завершения лазерного нагрева температура в большей части заготовки остается низкой.

Это позволяет быстро охладить нагретую область за счет теплопроводности внутри самой заготовки, что приводит к желаемым эффектам термообработки, таким как плавящийся огонь.

Схема лазерного закаливания

Технология лазерной наплавки

2. Преимущества и недостатки лазерной термообработки

Лазерная термообработка - это метод модификации свойств поверхности металлов с помощью лазерных лучей высокой плотности мощности. Она может вызывать закалку с фазовыми превращениями (например, поверхностный плавящийся огонь), поверхностное легирование и другие модификации поверхности, что приводит к изменениям в составе, структуре и свойствах поверхности, недостижимым другими способами.

Благодаря лазерной термообработке поверхностная твердость чугуна может достигать более 60 градусов твердости по Роквеллу (HRC), а поверхностная твердость средних и высокоуглеродистая сталь может превышать 70 градусов HRC, что улучшает его износостойкость, усталость, коррозионную стойкость, стойкость к окислению и другие свойства, а также продлевает срок его службы.

По сравнению с традиционными процессами термообработки, такими как высокочастотная закалка, науглероживание и азотированиеЛазерная термообработка имеет ряд преимуществ:

  1. Не требуется никаких дополнительных материалов, изменяется только структура поверхности обрабатываемого материала.
  2. Обработанный модифицированный слой имеет достаточную толщину и при необходимости может быть отрегулирован на глубину 0,1-0,8 мм.
  3. Минимальная деформация обрабатываемой детали.

Высокий мощность лазера плотность и короткое время взаимодействия с деталью (от 10^-2 до 10 секунд) приводят к минимальной термической деформации и общему изменению детали, что позволяет использовать его для обработки высокоточных деталей в качестве завершающей процедуры обработки материалов и деталей.

  1. Хорошая гибкость обработки и широкое применение.

Гибкая система световодов может направлять лазер на обрабатываемую деталь по желанию, что позволяет обрабатывать глубокие отверстия, внутренние отверстия, глухие отверстия и канавки. Также возможна выборочная локальная обработка.

Для сканирования большой площади необходимо использовать методы многократного перекрытия, технологию больших пятен, методы расфокусировки, широкополосные методы или методы вращающегося зеркала, поскольку площадь лазерного пятна мала.

Когда притирка несколько раз, микротвердость колеблется в области между каждой соседней полосой сканирования, и с металлографической точки зрения в притертом покрытии наблюдается макропериодическое изменение характеристик.

При использовании технологии пятен большой площади большие площади пятен приводят к снижению плотности энергии при постоянной выходной мощности. Увеличение диаметра луча может ослабить преимущества высокой плотности энергии и быстрого нагрева лазера.

3. Применение лазерной термообработки

Лазерная термообработка может применяться практически ко всем металлическая поверхность термическая обработка. В настоящее время она широко используется в отраслях с высоким уровнем износа, таких как автомобилестроение, металлургия, нефтедобыча, тяжелое машиностроение, сельскохозяйственная техника, а также в высокотехнологичных изделиях, таких как аэрокосмическая и авиационная промышленность.

1. Автомобильная промышленность

Лазерная термообработка широко используется в автомобильной промышленности и может применяться ко многим ключевым деталям автомобиля, таким как блоки цилиндров, гильзы цилиндров и коленчатые валы.

Например, компания General Motors в США использует более десятка киловаттных лазеров для термообработки в автомобильной промышленности. На ключевых автомобильных деталях используется CO2 Лазеры частично упрочняют внутреннюю стенку кожуха коммутатора, при этом ежедневная производительность составляет 30 000 комплектов, что позволяет повысить эффективность работы в четыре раза.

2. Производство крупных локомотивов

Лазерная термообработка применяется в крупной локомотивостроительной отрасли, повышая срок службы локомотивов. Сюда входит лазерная термообработка крупных коленчатых валов, гильз цилиндров и главных пружин локомотивных дизелей.

Процесс изготовления пресс-форм в этой отрасли сложен и требует высокой точности, они имеют различные формы и широкое применение. Однако короткий срок службы пресс-форм часто приводит к увеличению затрат и сложности ремонта.

Для решения этих проблем постепенно получает признание и распространение лазерная термообработка поверхностей пресс-форм. Этот метод позволяет удвоить срок службы пресс-формы, не ограничиваясь ее формой или размером.

Лазер обработка поверхности Технология включает в себя несколько методов, в том числе: лазерное фазовое превращение, лазерную наплавку, лазерное легирование и лазерную композитную обработку поверхности.

1. Лазерное закаливание поверхности

(1) Принцип лазерного закаливания поверхности

При лазерном закаливании поверхности лазер используется для нагрева поверхности металлический материал до температуры выше точки превращения. По мере остывания материал превращается из аустенит в мартенсит, который упрочняет поверхность. В результате образуется слой сжимающих напряжений, что улучшает усталостная прочность поверхности. С помощью этого процесса можно значительно повысить износостойкость и усталостную прочность материалов.

(2) Характеристики лазерного закаливания поверхности

Последние исследования показали, что применение лазерной поверхностной закалки, когда заготовка находится под давлением, и снятие внешней силы после закалки может увеличить остаточное сжимающее напряжение и повысить прочность заготовки на сжатие и усталость.

Кроме того, высокая скорость закалки при лазерной поверхностной закалке приводит к уменьшению теплопередачи к материалу, что снижает тепловую деформацию на 1/3 - 1/10 по сравнению с высокочастотной закалкой. Это снижает трудоемкость последующих операций и уменьшает производственные затраты.

Процесс является самоохлаждающимся, что делает его чистым и санитарным методом термообработки. Также удобно выполнять обработку компаундов с помощью одного и того же лазерная обработка система. Это позволяет автоматизировать производство, непосредственно интегрируя в производственную линию подачу и потребность в лазерном закаливании.

Бесконтактный характер процесса делает его идеальным для закалки поверхностей в узких канавках и на нижних поверхностях.

(3) Применение лазерного закаливания поверхности

Лазерная закалка поверхности широко используется благодаря своим многочисленным преимуществам. Она может повысить износостойкость блоков цилиндров двигателей более чем в три раза, удвоить срок службы режущих кромок на горячих стальной прокат Машины для резки пластин, используется для закалки направляющих станков, поверхностей зубьев шестерен, шеек коленчатого вала двигателя и кулачков, а также различных режущих кромок инструментов.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 5 / 5. Количество оценок: 1

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Всего в одном шаге!

Станки для обработки листового металла ждут!

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх