Dez aplicacións da tecnoloxía láser no tratamento de superficies

Dez aplicacións da tecnoloxía láser no tratamento de superficies

O tratamento de superficie con láser é unha tecnoloxía que utiliza un raio láser de alta densidade de potencia para quentar a superficie do material de forma sen contacto e realiza a súa modificación superficial mediante o arrefriamento condutor da propia superficie do material.É beneficioso mellorar as propiedades mecánicas e físicas da superficie do material, así como a resistencia ao desgaste, á corrosión e á fatiga das pezas.Nos últimos anos, as tecnoloxías de tratamento de superficie con láser, como a limpeza con láser, a extinción con láser, a aliaxe con láser, o reforzo de choque con láser e o recocido con láser, así como o revestimento con láser, a impresión 3D con láser, a galvanoplastia con láser e outras tecnoloxías de fabricación aditiva con láser abriron amplos perspectivas de aplicación. .

Tratamento superficial 1

1. Limpeza con láser

A limpeza con láser é unha nova tecnoloxía de limpeza de superficies en rápido desenvolvemento, que utiliza un raio láser de pulso de alta enerxía para irradiar a superficie da peza de traballo, de xeito que a sucidade, as partículas ou o revestimento da superficie poden evaporarse ou expandirse ao instante, logrando así o proceso de limpeza. e purificación.A limpeza con láser divídese principalmente en eliminación de ferruxe, eliminación de aceite, eliminación de pintura, eliminación de revestimento e outros procesos;Úsase principalmente para a limpeza de metais, a limpeza de reliquias culturais, a limpeza de arquitectura, etc. Con base nas súas funcións completas, procesamento preciso e flexible, alta eficiencia e aforro de enerxía, protección ambiental verde, sen danos ao substrato, intelixencia, boa calidade de limpeza, seguridade, ampla aplicación e outras características e vantaxes, tornouse cada vez máis popular en varios campos industriais.

En comparación cos métodos de limpeza tradicionais, como a limpeza de fricción mecánica, a limpeza de corrosión química, a limpeza de sólidos líquidos de forte impacto, a limpeza de ultrasóns de alta frecuencia, a limpeza con láser ten vantaxes obvias.

2. Enfriamento con láser

A extinción con láser utiliza un láser de alta enerxía como fonte de calor para que a superficie metálica se quente e fría rapidamente.O proceso de enfriamento complétase instantáneamente para obter unha estrutura de martensita ultrafina e de alta dureza, mellorar a dureza e a resistencia ao desgaste da superficie metálica e formar tensión de compresión na superficie para mellorar a resistencia á fatiga.As principais vantaxes deste proceso inclúen unha pequena zona afectada pola calor, pequena deformación, alto grao de automatización, boa flexibilidade de extinción selectiva, alta dureza dos grans refinados e protección ambiental intelixente.Por exemplo, o punto láser pódese axustar para apagar calquera posición de ancho;En segundo lugar, a cabeza láser e a conexión do robot multieixo poden apagar a área designada de pezas complexas.Por outro exemplo, a extinción con láser é extremadamente quente e rápida, e a tensión e a deformación de extinción son pequenas.A deformación da peza de traballo antes e despois do enfriamento con láser pódese ignorar case, polo que é especialmente axeitado para o tratamento de superficie de pezas con requisitos de alta precisión.

Na actualidade, o enfriamento con láser aplicouse con éxito ao fortalecemento da superficie de pezas vulnerables na industria do automóbil, na industria de moldes, en ferramentas de hardware e na industria de maquinaria, especialmente para mellorar a vida útil de pezas vulnerables como engrenaxes, superficies de eixe, guías, mandíbulas e moldes.As características do quenching láser son as seguintes:

(1) A extinción con láser é un proceso de quecemento rápido e de arrefriamento autoexcitado, que non require preservación da calor do forno nin extinción do refrixerante.É un proceso de tratamento térmico libre de contaminación, verde e respectuoso co medio ambiente, e pode implementar facilmente un enfriamento uniforme na superficie de grandes moldes;

(2) Como a velocidade de quecemento do láser é rápida, a zona afectada pola calor é pequena e a extinción de calefacción por exploración da superficie, é dicir, a extinción de quecemento local instantánea, a deformación da matriz tratada é moi pequena;

(3) Debido ao pequeno ángulo de diverxencia do feixe láser, ten unha boa directividade e pode apagar con precisión a superficie do molde a través do sistema de guía de luz;

(4) A profundidade da capa endurecida do enfriamento da superficie con láser é xeralmente de 0,3-1,5 mm.

3. Recocido con láser

O recocido con láser é un proceso de tratamento térmico que usa láser para quentar a superficie do material, expoñelo a altas temperaturas durante moito tempo e despois arrefríao lentamente.O obxectivo principal deste proceso é liberar tensión, aumentar a ductilidade e tenacidade do material e producir microestruturas especiais.Caracterízase pola capacidade de axustar a estrutura da matriz, reducir a dureza, refinar os grans e eliminar o estrés interno.Nos últimos anos, a tecnoloxía de recocido con láser tamén se converteu nun novo proceso na industria de procesamento de semicondutores, que pode mellorar moito a integración dos circuítos integrados.

4. Reforzo de choque con láser

A tecnoloxía de reforzo de choque láser é unha tecnoloxía nova e alta que utiliza a onda de choque de plasma xerada por un forte feixe láser para mellorar a resistencia á fatiga, ao desgaste e á corrosión dos materiais metálicos.Ten moitas vantaxes destacadas, como ningunha zona afectada pola calor, alta eficiencia enerxética, taxa de tensión ultra-alta, forte controlabilidade e notable efecto de fortalecemento.Ao mesmo tempo, o reforzo do choque con láser ten as características dun estrés de compresión residual máis profundo, unha mellor microestrutura e integridade superficial, unha mellor estabilidade térmica e unha vida útil máis longa.Nos últimos anos, esta tecnoloxía acadou un rápido desenvolvemento e ten un gran papel na industria aeroespacial, na defensa nacional e na industria militar e noutros campos.Ademais, o revestimento úsase principalmente para protexer a peza de traballo das queimaduras con láser e mellorar a absorción da enerxía do láser.Na actualidade, os materiais de revestimento máis utilizados son a pintura negra e a folla de aluminio.

O granallado con láser (LP), tamén coñecido como granallado con láser por choque (LSP), é un proceso aplicado no campo da enxeñería de superficies, é dicir, o uso de raios láser de alta potencia pulsados ​​para xerar tensións residuais nos materiais para mellorar a resistencia ao desgaste. (como a resistencia ao desgaste e a resistencia á fatiga) das superficies dos materiais ou para mellorar a resistencia de seccións finas de materiais para mellorar a dureza superficial dos materiais.

A diferenza da maioría das aplicacións de procesamento de materiais, LSP non usa enerxía láser para o tratamento térmico para conseguir o efecto desexado, senón que usa o impacto do feixe para o procesamento mecánico.O raio láser de alta potencia úsase para impactar a superficie da peza de traballo con pulso curto de alta potencia.

O feixe de luz impacta na peza metálica, vaporiza a peza nun estado de plasma fino inmediatamente e aplica presión de onda de choque á peza.Ás veces engádese á peza unha fina capa de material de revestimento opaco para substituír a evaporación do metal.Para presurizar, utilízanse outros materiais de revestimento transparentes ou capas de interferencia inercial para capturar plasma (xeralmente auga).

O plasma produce un efecto de onda de choque, remodela a microestrutura superficial da peza de traballo no punto de impacto e, a continuación, xera unha reacción en cadea de expansión e compresión do metal.O esforzo de compresión profundo xerado por esta reacción pode prolongar a vida útil do compoñente.

5. Aliaxe con láser

A aliaxe con láser é unha nova tecnoloxía de modificación da superficie, que se pode usar para preparar revestimentos compostos de cermet reforzado nanocristalino amorfo na superficie das pezas estruturais segundo as diferentes condicións de servizo dos materiais de aviación e as características do quecemento e da taxa de condensación do feixe láser de alta densidade de enerxía, polo que como para acadar o propósito de modificación da superficie dos materiais de aviación.En comparación coa tecnoloxía de aliaxe con láser, a tecnoloxía de revestimento con láser ten as características dunha pequena proporción de dilución do substrato a piscina fundida, pequena zona afectada pola calor, pequena deformación térmica da peza e pequena taxa de chatarra da peza despois do tratamento do revestimento con láser.O revestimento con láser pode mellorar significativamente as propiedades da superficie dos materiais e reparar materiais desgastados.Ten as características de alta eficiencia, velocidade rápida, protección ambiental verde e libre de contaminación e bo rendemento da peza despois do tratamento.

tratamento superficial 26. Revestimento láser

A tecnoloxía de revestimento con láser tamén é unha das novas tecnoloxías de modificación de superficies que representan a dirección de desenvolvemento e o nivel da enxeñaría de superficies.A tecnoloxía de revestimento con láser converteuse nun foco de investigación na modificación superficial das aliaxes de titanio debido ás súas vantaxes de combinación libre de contaminación e metalúrxica entre o revestimento e o substrato.O revestimento cerámico de revestimento con láser ou o revestimento composto reforzado con partículas cerámicas é unha forma eficaz de mellorar a resistencia ao desgaste superficial da aliaxe de titanio.Segundo as condicións reais de traballo, seleccione o sistema de material axeitado e a tecnoloxía de revestimento con láser pode acadar os mellores requisitos do proceso.A tecnoloxía de revestimento con láser pode reparar varias pezas fallidas, como as láminas de motores aeronáuticos.

A diferenza entre a aliaxe de superficie con láser e o revestimento de superficie con láser é que a aliaxe de superficie con láser consiste en mesturar completamente os elementos de aliaxe engadidos e a capa superficial do substrato en estado líquido para formar unha capa de aliaxe;O revestimento da superficie con láser consiste en fundir todo o pre-revestimento e microfundir a superficie do substrato, de xeito que a capa de revestimento e o material do substrato formen unha combinación metalúrxica e manteñan a composición da capa de revestimento basicamente sen cambios.A tecnoloxía de aliaxe con láser e revestimento con láser úsase principalmente para mellorar a resistencia ao desgaste da superficie, a resistencia á corrosión e a resistencia á clasificación das aliaxes de titanio.

Na actualidade, a tecnoloxía de revestimento con láser foi moi utilizada na reparación e modificación de superficies metálicas.Non obstante, aínda que o revestimento con láser tradicional ten as vantaxes e as características do procesamento flexible, a reparación en forma especial, o aditivo definido polo usuario, etc., a súa eficiencia de traballo é baixa e aínda non pode satisfacer os requisitos de produción e procesamento rápido a gran escala. algúns campos de produción.Co fin de satisfacer as necesidades da produción en masa e mellorar a eficiencia do revestimento, xurdiu a tecnoloxía de revestimento láser de alta velocidade.

A tecnoloxía de revestimento láser de alta velocidade pode realizar unha capa de revestimento compacta e sen defectos.A calidade superficial da capa de revestimento é compacta, unión metalúrxica co substrato, sen defectos abertos e a superficie é lisa.Non só se pode procesar no corpo xiratorio, senón tamén na superficie plana e complexa.A través da optimización técnica continua, esta tecnoloxía pode ser amplamente utilizada no carbón, metalurxia, plataformas offshore, fabricación de papel, electrodomésticos civís, automóbiles, barcos, petróleo, industrias aeroespaciales e converterse nun proceso de remanufactura verde que pode substituír a tecnoloxía tradicional de galvanoplastia.

7. Gravado con láser

O gravado con láser é un proceso de procesamento con láser que utiliza tecnoloxía CNC para proxectar un raio láser de alta enerxía sobre a superficie do material e utiliza o efecto térmico xerado polo láser para producir patróns claros na superficie do material.A desnaturalización física da fusión e gasificación dos materiais de procesamento baixo a irradiación do gravado con láser pode permitir que o gravado con láser alcance os fins de procesamento.O gravado con láser consiste en usar o láser para gravar palabras nun obxecto.As palabras talladas por esta tecnoloxía non teñen mellas, a superficie do obxecto é lisa e plana e non se usará a caligrafía.As súas características e vantaxes inclúen: segura e fiable;Preciso e meticuloso, a precisión pode chegar a 0,02 mm;Gardar protección ambiental e materiais durante o procesamento;Gravado de alta velocidade e alta velocidade segundo os debuxos de saída;Baixo custo, non limitado pola cantidade de procesamento, etc.

tratamento superficial 3

8. Impresión 3D con láser

O proceso adopta a tecnoloxía de revestimento láser, que usa láser para irradiar o fluxo de po transportado pola boquilla para fundir directamente a substancia simple ou o po de aliaxe.Despois de que o raio láser sae, o líquido da aliaxe solidificase rapidamente para realizar o prototipado rápido da aliaxe.Na actualidade, foi amplamente utilizado no modelado industrial, fabricación de maquinaria, aeroespacial, militar, arquitectura, cine e televisión, electrodomésticos, industria lixeira, medicina, arqueoloxía, cultura e arte, escultura, xoias e outros campos.

tratamento de superficie 4

9. Aplicacións industriais típicas do tratamento e remanufacturación de superficies con láser

Na actualidade, as tecnoloxías, procesos e equipos de tratamento de superficie con láser e fabricación aditiva son amplamente utilizados en metalurxia, maquinaria de minería, moldes, enerxía do petróleo, ferramentas de hardware, tránsito ferroviario, aeroespacial, maquinaria e outras industrias.

 

10. Aplicación da tecnoloxía de galvanoplastia con láser

A galvanoplastia con láser é unha nova tecnoloxía de galvanoplastia de feixe de alta enerxía, que é de gran importancia para a produción e reparación de dispositivos microelectrónicos e circuítos integrados a gran escala.Na actualidade, aínda que o principio de galvanoplastia con láser, ablación con láser, deposición con láser de plasma e chorro láser aínda están en investigación, aplicáronse as súas tecnoloxías.Cando un láser continuo ou láser de pulso irradia a superficie do cátodo no baño de galvanoplastia, non só se pode mellorar moito a taxa de deposición de metal, senón que tamén se pode usar o ordenador para controlar a traxectoria do raio láser para obter o revestimento non blindado do xeometría complexa esperada.

A aplicación da galvanoplastia con láser na práctica baséase principalmente nas seguintes dúas características:

(1) A velocidade na zona de irradiación do láser é moito maior que a velocidade de galvanoplastia no corpo (uns 103 veces);

(2) A capacidade de control do láser é forte, o que pode facer que a parte necesaria do material precipite a cantidade necesaria de metal.A galvanoplastia ordinaria ten lugar en todo o substrato do electrodo e a velocidade de galvanoplastia é lenta, polo que é difícil formar patróns complexos e finos.A galvanoplastia con láser pode axustar o raio láser ao tamaño do micrómetro e realizar un trazado sen blindaxe no tamaño do micrómetro.Para o deseño de circuítos, a reparación de circuítos e a deposición local en compoñentes de conectores microelectrónicos, este tipo de mapeo de alta velocidade é cada vez máis práctico.

En comparación coa galvanoplastia común, as súas vantaxes son:

(1) Velocidade de deposición rápida, como o chapado en ouro con láser ata 1 μ M/s, o cobre con láser ata 10 μ M/s, o chapado en ouro con láser ata 12 μ M/s, o cobre con láser ata 50 μ m/s;

(2) A deposición de metal só se produce na zona de irradiación con láser e pódese obter un revestimento de deposición local sen medidas de protección, simplificando así o proceso de produción;

(3) Mellora moito a adhesión do revestimento;

(4) Control automático fácil de realizar;

(5) Gardar metais preciosos;

(6) Aforrar investimento en equipos e tempo de procesamento.

Cando un láser continuo ou láser de impulso irradia a superficie do cátodo no baño de galvanoplastia, non só se pode mellorar moito a taxa de deposición de metal, senón que tamén o ordenador pode controlar a pista de movemento do raio láser para obter o revestimento sen blindaxe co complexo esperado. xeometría.A nova tecnoloxía actual de galvanoplastia mellorada con chorro láser combina a tecnoloxía de galvanoplastia mellorada con láser coa pulverización de solución de galvanoplastia, de xeito que o láser e a solución de galvanoplastia poden disparar simultaneamente á superficie do cátodo e a velocidade de transferencia de masa é moito máis rápida que a velocidade de transferencia de masa. da micro axitación provocada pola irradiación láser, conseguindo así unha velocidade de deposición moi elevada.

tratamento superficial 5

Desenvolvemento futuro e innovación

No futuro, a dirección de desenvolvemento do tratamento de superficie con láser e dos equipos de fabricación aditiva pódese resumir do seguinte xeito:

·Alta eficiencia: alta eficiencia de procesamento, cumprindo o rápido ritmo de produción da industria moderna;

·Alto rendemento: o equipo ten funcións diversificadas, rendemento estable e é adecuado para diferentes condicións de traballo;

·Alta intelixencia: o nivel de intelixencia está a mellorar constantemente, con menos intervención manual;

·Baixo custo: o custo dos equipos é controlable e o custo dos consumibles redúcese;

·Personalización: personalización personalizada do equipamento, servizo posvenda preciso,

·E composición: combinando a tecnoloxía láser coa tecnoloxía de procesamento tradicional.


Hora de publicación: 17-09-2022

  • Anterior:
  • Seguinte: