Ang laser surface treatment ay isang teknolohiya na gumagamit ng high power density laser beam upang painitin ang materyal na ibabaw sa paraang hindi nakikipag-ugnayan, at napagtanto ang pagbabago nito sa ibabaw sa pamamagitan ng conductive cooling ng mismong materyal na ibabaw.Ito ay kapaki-pakinabang upang mapabuti ang mekanikal at pisikal na mga katangian ng ibabaw ng materyal, pati na rin ang wear resistance, corrosion resistance at fatigue resistance ng mga bahagi.Sa nakalipas na mga taon, ang mga teknolohiya ng laser surface treatment tulad ng laser cleaning, laser quenching, laser alloying, laser shock strengthening at laser annealing, gayundin ang laser cladding, laser 3D printing, laser electroplating at iba pang mga teknolohiya sa pagmamanupaktura ng laser additive ay nag-udyok sa malawak na mga prospect ng aplikasyon. .
1. Laser paglilinis
Ang paglilinis ng laser ay isang mabilis na pagbuo ng bagong teknolohiya sa paglilinis sa ibabaw, na gumagamit ng high-energy pulse laser beam upang i-irradiate ang ibabaw ng workpiece, upang ang dumi, mga particle o coating sa ibabaw ay agad na sumingaw o lumawak, kaya naabot ang proseso ng paglilinis. at paglilinis.Ang paglilinis ng laser ay pangunahing nahahati sa pagtanggal ng kalawang, pagtanggal ng langis, pagtanggal ng pintura, pagtanggal ng patong at iba pang mga proseso;Pangunahing ginagamit ito para sa paglilinis ng metal, paglilinis ng mga kultural na labi, paglilinis ng arkitektura, atbp. Batay sa mga komprehensibong pag-andar nito, tumpak at nababaluktot na pagproseso, mataas na kahusayan at pag-save ng enerhiya, berdeng proteksyon sa kapaligiran, walang pinsala sa substrate, katalinuhan, mahusay na kalidad ng paglilinis, kaligtasan, malawak na aplikasyon at iba pang mga katangian at pakinabang, ito ay naging lalong popular sa iba't ibang larangan ng industriya.
Kung ikukumpara sa mga tradisyonal na pamamaraan ng paglilinis tulad ng paglilinis ng mekanikal na friction, paglilinis ng kaagnasan ng kemikal, paglilinis ng solidong solidong epekto, paglilinis ng ultrasonic na may mataas na dalas, ang paglilinis ng laser ay may malinaw na mga pakinabang.
2. Laser pagsusubo
Ang laser quenching ay gumagamit ng high-energy laser bilang pinagmumulan ng init upang gawing mainit at malamig ang ibabaw ng metal nang mabilis.Ang proseso ng pagsusubo ay nakumpleto kaagad upang makakuha ng mataas na tigas at ultra-fine martensite na istraktura, mapabuti ang katigasan at wear resistance ng ibabaw ng metal, at bumuo ng compressive stress sa ibabaw upang mapabuti ang paglaban sa pagkapagod.Ang mga pangunahing bentahe ng prosesong ito ay kinabibilangan ng maliit na zone na apektado ng init, maliit na deformation, mataas na antas ng automation, mahusay na flexibility ng selective quenching, mataas na tigas ng pinong butil, at matalinong proteksyon sa kapaligiran.Halimbawa, ang laser spot ay maaaring iakma upang pawiin ang anumang lapad na posisyon;Pangalawa, ang laser head at ang multi axis robot linkage ay maaaring pawiin ang itinalagang lugar ng mga kumplikadong bahagi.Para sa isa pang halimbawa, ang laser quenching ay sobrang init at mabilis, at ang quenching stress at deformation ay maliit.Ang pagpapapangit ng workpiece bago at pagkatapos ng laser quenching ay maaaring halos hindi papansinin, kaya ito ay partikular na angkop para sa ibabaw na paggamot ng mga bahagi na may mataas na mga kinakailangan sa katumpakan.
Sa kasalukuyan, matagumpay na nailapat ang laser quenching sa pagpapalakas ng ibabaw ng mga vulnerable na bahagi sa industriya ng sasakyan, industriya ng amag, mga kasangkapan sa hardware at industriya ng makinarya, lalo na sa pagpapabuti ng buhay ng serbisyo ng mga masusugatan na bahagi tulad ng mga gears, shaft surface, gabay, panga at mga hulma.Ang mga katangian ng laser quenching ay ang mga sumusunod:
(1) Ang laser quenching ay isang mabilis na heating at self-excited cooling process, na hindi nangangailangan ng furnace heat preservation at coolant quenching.Ito ay isang proseso ng heat treatment na walang polusyon, berde at environment-friendly, at madaling ipatupad ang pare-parehong pagsusubo sa ibabaw ng malalaking amag;
(2) Dahil ang bilis ng laser heating ay mabilis, ang init na apektadong zone ay maliit, at ang surface scanning heating quenching, iyon ay, instantaneous local heating quenching, ang deformation ng ginagamot na die ay napakaliit;
(3) Dahil sa maliit na anggulo ng divergence ng laser beam, ito ay may mahusay na direktiba, at maaaring tumpak na lokal na pawiin ang ibabaw ng amag sa pamamagitan ng light guide system;
(4) Ang hardened layer depth ng laser surface quenching ay karaniwang 0.3-1.5 mm.
3. Laser pagsusubo
Ang laser annealing ay isang proseso ng heat treatment na gumagamit ng laser upang painitin ang ibabaw ng materyal, ilantad ang materyal sa mataas na temperatura sa loob ng mahabang panahon, at pagkatapos ay dahan-dahang palamigin ito.Ang pangunahing layunin ng prosesong ito ay upang palabasin ang stress, dagdagan ang ductility at tigas ng materyal, at gumawa ng espesyal na microstructure.Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng kakayahang ayusin ang istraktura ng matrix, bawasan ang katigasan, pinuhin ang mga butil at alisin ang panloob na stress.Sa mga nagdaang taon, ang teknolohiya ng laser annealing ay naging isang bagong proseso sa industriya ng pagpoproseso ng semiconductor, na maaaring lubos na mapabuti ang pagsasama ng mga integrated circuit.
4. Laser shock pagpapalakas
Ang teknolohiyang pagpapalakas ng laser shock ay isang bago at mataas na teknolohiya na gumagamit ng plasma shock wave na nabuo ng malakas na laser beam upang mapabuti ang anti fatigue, wear resistance at corrosion resistance ng mga metal na materyales.Ito ay may maraming natitirang mga pakinabang, tulad ng walang init na apektadong zone, mataas na kahusayan ng enerhiya, ultra-high strain rate, malakas na pagkontrol at kapansin-pansing epekto ng pagpapalakas.Kasabay nito, ang pagpapalakas ng laser shock ay may mga katangian ng mas malalim na natitirang compressive stress, mas mahusay na microstructure at integridad ng ibabaw, mas mahusay na thermal stability at mas mahabang buhay.Sa mga nagdaang taon, ang teknolohiyang ito ay nakamit ang mabilis na pag-unlad, at may malaking papel sa aerospace, pambansang depensa at industriya ng militar at iba pang larangan.Bilang karagdagan, ang patong ay pangunahing ginagamit upang protektahan ang workpiece mula sa pagkasunog ng laser at pagbutihin ang pagsipsip ng enerhiya ng laser.Sa kasalukuyan, ang karaniwang ginagamit na mga materyales sa patong ay itim na pintura at aluminum foil.
Ang laser peening (LP), na kilala rin bilang laser shock peening (LSP), ay isang prosesong inilapat sa larangan ng surface engineering, iyon ay, ang paggamit ng pulsed high-power laser beams upang makabuo ng mga natitirang stress sa mga materyales upang mapabuti ang wear resistance (tulad ng wear resistance at fatigue resistance) ng mga materyal na ibabaw, o upang pagbutihin ang lakas ng manipis na mga seksyon ng mga materyales upang mapahusay ang katigasan ng ibabaw ng mga materyales.
Hindi tulad ng karamihan sa mga application sa pagproseso ng materyal, ang LSP ay hindi gumagamit ng laser power para sa heat treatment upang makamit ang ninanais na epekto, ngunit gumagamit ng beam impact para sa mekanikal na pagproseso.Ang high power laser beam ay ginagamit upang maapektuhan ang ibabaw ng target na workpiece na may high power short pulse.
Naaapektuhan ng light beam ang metal workpiece, agad na pinapasingaw ang workpiece sa isang manipis na estado ng plasma, at inilalapat ang shock wave pressure sa workpiece.Minsan ang isang manipis na layer ng opaque cladding na materyal ay idinagdag sa workpiece upang palitan ang pagsingaw ng metal.Upang mag-pressurize, ang iba pang transparent na cladding na materyales o inertial interference layer ay ginagamit upang makuha ang plasma (karaniwan ay tubig).
Gumagawa ang Plasma ng shock wave effect, binabago ang microstructure sa ibabaw ng workpiece sa impact point, at pagkatapos ay bumubuo ng chain reaction ng metal expansion at compression.Ang malalim na compressive stress na nabuo ng reaksyong ito ay maaaring pahabain ang buhay ng bahagi.
5. Laser alloying
Ang laser alloying ay isang bagong teknolohiya sa pagbabago sa ibabaw, na maaaring magamit upang maghanda ng amorphous nanocrystalline reinforced cermet composite coatings sa ibabaw ng mga structural parts ayon sa iba't ibang kondisyon ng serbisyo ng mga materyales sa aviation at ang mga katangian ng high energy density laser beam heating at condensation rate, kaya upang makamit ang layunin ng pagbabago sa ibabaw ng mga materyales sa paglipad.Kung ikukumpara sa teknolohiya ng laser alloying, ang teknolohiya ng laser cladding ay may mga katangian ng maliit na dilution ratio ng substrate sa molten pool, maliit na heat affected zone, maliit na thermal deformation ng workpiece at maliit na scrap rate ng workpiece pagkatapos ng laser cladding treatment.Ang laser cladding ay maaaring makabuluhang mapabuti ang mga katangian ng ibabaw ng mga materyales, at ayusin ang mga pagod na materyales.Mayroon itong mga katangian ng mataas na kahusayan, mabilis na bilis, berdeng proteksyon sa kapaligiran at walang polusyon, at mahusay na pagganap ng workpiece pagkatapos ng paggamot.
6. Laser cladding
Ang teknolohiya ng laser cladding ay isa rin sa mga bagong teknolohiya sa pagbabago sa ibabaw na kumakatawan sa direksyon ng pag-unlad at antas ng engineering sa ibabaw.Ang teknolohiya ng laser cladding ay naging isang research hotspot sa pagbabago sa ibabaw ng titanium alloys dahil sa mga pakinabang nito na walang polusyon at metalurhiko na kumbinasyon sa pagitan ng coating at substrate.Ang laser cladding na ceramic coating o ceramic particle reinforced composite coating ay isang epektibong paraan upang mapabuti ang surface wear resistance ng titanium alloy.Ayon sa aktwal na mga kondisyon sa pagtatrabaho, piliin ang naaangkop na sistema ng materyal, at ang teknolohiya ng laser cladding ay maaaring makamit ang pinakamahusay na mga kinakailangan sa proseso.Maaaring ayusin ng teknolohiya ng laser cladding ang iba't ibang mga nabigong bahagi, tulad ng mga blades ng aeroengine.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng laser surface alloying at laser surface cladding ay ang laser surface alloying ay upang ganap na paghaluin ang mga idinagdag na elemento ng haluang metal at ang ibabaw na layer ng substrate sa likidong estado upang bumuo ng isang alloying layer;Laser ibabaw cladding ay upang matunaw ang lahat ng mga precoating at micro matunaw ang substrate ibabaw, upang ang cladding layer at ang substrate materyal bumuo ng isang metalurhiko kumbinasyon at panatilihin ang komposisyon ng cladding layer talaga hindi nagbabago.Ang teknolohiya ng laser alloying at laser cladding ay pangunahing ginagamit upang mapabuti ang paglaban sa pagsusuot sa ibabaw, paglaban sa kaagnasan at paglaban sa grading ng mga haluang metal ng titanium.
Sa kasalukuyan, ang teknolohiya ng laser cladding ay malawakang ginagamit sa pagkumpuni at pagbabago ng mga ibabaw ng metal.Gayunpaman, kahit na ang tradisyunal na laser cladding ay may mga pakinabang at katangian ng flexible processing, espesyal na hugis na pag-aayos, additive na tinukoy ng gumagamit, atbp., mababa ang kahusayan nito sa trabaho, at hindi pa rin nito matugunan ang mga kinakailangan ng malakihang mabilis na produksyon at pagproseso sa ilang larangan ng produksyon.Upang matugunan ang mga pangangailangan ng mass production at pagbutihin ang kahusayan ng cladding, ang high-speed laser cladding na teknolohiya ay nabuo.
Ang high speed laser cladding na teknolohiya ay makakapagtanto ng compact at defect free cladding layer.Ang kalidad ng ibabaw ng cladding layer ay compact, metalurgical bonding sa substrate, walang bukas na mga depekto, at ang ibabaw ay makinis.Hindi lamang ito maproseso sa umiikot na katawan, kundi pati na rin sa eroplano at kumplikadong ibabaw.Sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na teknikal na pag-optimize, ang teknolohiyang ito ay maaaring malawakang magamit sa karbon, metalurhiya, mga offshore na platform, paggawa ng papel, mga kasangkapang sibil, sasakyan, barko, petrolyo, industriya ng aerospace, at maging isang berdeng proseso ng muling paggawa na maaaring palitan ang tradisyonal na teknolohiya ng electroplating.
7. Laser engraving
Ang pag-ukit ng laser ay isang proseso ng pagpoproseso ng laser na gumagamit ng teknolohiya ng CNC upang i-project ang high-energy laser beam sa ibabaw ng materyal, at ginagamit ang thermal effect na nabuo ng laser upang makagawa ng malinaw na mga pattern sa materyal na ibabaw.Ang pisikal na denaturation ng pagkatunaw at gasification ng mga materyales sa pagproseso sa ilalim ng pag-iilaw ng laser engraving ay maaaring paganahin ang laser engraving upang makamit ang mga layunin sa pagproseso.Ang laser engraving ay ang paggamit ng laser upang mag-ukit ng mga salita sa isang bagay.Ang mga salitang inukit ng teknolohiyang ito ay walang mga nicks, ang ibabaw ng bagay ay makinis at patag, at ang sulat-kamay ay hindi masususuot.Ang mga tampok at pakinabang nito ay kinabibilangan ng: ligtas at maaasahan;Tiyak at maselan, ang katumpakan ay maaaring umabot sa 0.02mm;I-save ang proteksyon sa kapaligiran at mga materyales sa panahon ng pagproseso;Mataas na bilis, mataas na bilis ng pag-ukit ayon sa mga guhit na output;Mababang gastos, hindi limitado sa dami ng pagproseso, atbp.
8. Laser 3D printing
Ang proseso ay gumagamit ng teknolohiya ng laser cladding, na gumagamit ng laser upang i-irradiate ang daloy ng pulbos na dinadala ng nozzle upang direktang matunaw ang simpleng substance o alloy powder.Pagkatapos ng laser beam ay umalis, ang haluang metal na likido ay mabilis na tumitibay upang mapagtanto ang mabilis na prototyping ng haluang metal.Sa kasalukuyan, ito ay malawakang ginagamit sa industriyal na pagmomodelo, paggawa ng makinarya, aerospace, militar, arkitektura, pelikula at telebisyon, kagamitan sa sambahayan, magaan na industriya, gamot, arkeolohiya, kultura at sining, iskultura, alahas at iba pang larangan.
9. Karaniwang pang-industriya na aplikasyon ng laser surface treatment at remanufacturing
Sa kasalukuyan, malawakang ginagamit ang laser surface treatment at mga additive manufacturing na teknolohiya, proseso at kagamitan sa metalurhiya, makinarya sa pagmimina, amag, lakas ng petrolyo, kagamitan sa hardware, rail transit, aerospace, makinarya at iba pang industriya.
10. Application ng laser electroplating technology
Ang laser electroplating ay isang bagong high-energy beam electroplating technology, na may malaking kahalagahan sa paggawa at pagkumpuni ng mga microelectronic device at large-scale integrated circuit.Sa kasalukuyan, kahit na ang prinsipyo ng laser electroplating, laser ablation, plasma laser deposition at laser jet ay nasa ilalim pa rin ng pananaliksik, ang kanilang mga teknolohiya ay inilapat.Kapag ang isang tuluy-tuloy na laser o pulse laser ay nag-iilaw sa ibabaw ng cathode sa electroplating bath, hindi lamang ang deposition rate ng metal ay maaaring lubos na mapabuti, ngunit ang computer ay maaaring gamitin upang kontrolin ang trajectory ng laser beam upang makuha ang unshielded coating ng inaasahang kumplikadong geometry.
Ang aplikasyon ng laser electroplating sa pagsasanay ay pangunahing batay sa sumusunod na dalawang katangian:
(1) Ang bilis sa lugar ng pag-iilaw ng laser ay mas mataas kaysa sa bilis ng electroplating sa katawan (mga 103 beses);
(2) Ang kakayahang kontrolin ng laser ay malakas, na maaaring gumawa ng kinakailangang bahagi ng materyal na namuo ng kinakailangang halaga ng metal.Ang ordinaryong electroplating ay nagaganap sa buong substrate ng elektrod, at ang bilis ng electroplating ay mabagal, kaya mahirap bumuo ng kumplikado at pinong mga pattern.Maaaring isaayos ng laser electroplating ang laser beam sa laki ng micrometer, at magsagawa ng unshielded tracing sa laki ng micrometer.Para sa disenyo ng circuit, pag-aayos ng circuit at lokal na deposition sa mga bahagi ng microelectronic connector, ang ganitong uri ng high-speed na pagmamapa ay nagiging mas praktikal.
Kung ikukumpara sa ordinaryong electroplating, ang mga pakinabang nito ay:
(1) Mabilis na bilis ng deposition, gaya ng laser gold plating hanggang 1 μ M/s, laser copper plating hanggang 10 μ M/s, laser jet gold plating hanggang 12 μ M/s, laser jet copper plating hanggang 50 μ m/s；
(2) Ang metal deposition ay nangyayari lamang sa laser irradiation area, at ang lokal na deposition coating ay maaaring makuha nang walang shielding measures, kaya pinapasimple ang proseso ng produksyon;
(3) Ang pagdirikit ng patong ay lubos na napabuti;
(4) Madaling matanto ang awtomatikong kontrol;
(5) I-save ang mahalagang mga metal;
(6) Makatipid sa pamumuhunan ng kagamitan at oras ng pagproseso.
Kapag ang tuluy-tuloy na laser o impulse laser ay nag-iiradiate sa ibabaw ng cathode sa electroplating bath, hindi lamang mapapabuti nang husto ang deposition rate ng metal, ngunit makokontrol din ng computer ang track ng paggalaw ng laser beam upang makuha ang unshielded coating na may inaasahang complex. geometry.Ang kasalukuyang bagong teknolohiya ng laser jet enhanced electroplating ay pinagsasama ang laser enhanced electroplating technology sa electroplating solution spraying, upang ang laser at ang plating solution ay maaaring sabay na mag-shoot sa ibabaw ng cathode, at ang mass transfer speed ay mas mabilis kaysa sa mass transfer speed. ng micro stirring na dulot ng laser irradiation, kaya nakakamit ang napakataas na bilis ng deposition.
Pag-unlad at pagbabago sa hinaharap
Sa hinaharap, ang direksyon ng pag-unlad ng paggamot sa ibabaw ng laser at mga kagamitan sa pagmamanupaktura ng additive ay maaaring ibuod tulad ng sumusunod:
· Mataas na kahusayan - mataas na kahusayan sa pagproseso, nakakatugon sa mabilis na ritmo ng produksyon ng modernong industriya;
· Mataas na pagganap - ang kagamitan ay may sari-sari na mga pag-andar, matatag na pagganap at angkop para sa iba't ibang mga kondisyon sa pagtatrabaho;
· Mataas na katalinuhan – ang antas ng katalinuhan ay patuloy na bumubuti, na may mas kaunting manu-manong interbensyon;
·Mababang gastos – ang gastos ng kagamitan ay nakokontrol, at ang halaga ng mga consumable ay nababawasan;
· Pagpapasadya – isinapersonal na pagpapasadya ng kagamitan, tumpak na serbisyo pagkatapos ng benta,
·At compounding – pinagsasama ang teknolohiya ng laser sa tradisyonal na teknolohiya sa pagpoproseso.
Oras ng post: Set-17-2022